[发明专利]一种熔融碳酸盐燃料电池隔膜焙烧的在线评价方法

说明书

本发明公开了一种熔融碳酸盐燃料电池隔膜焙烧的在线评价方法，包括以下步骤：1)估算熔融碳酸盐燃料电池隔膜所含的溶剂、粘结剂及增塑剂的质量；2)设定熔融碳酸盐燃料电池隔膜焙烧的升温程序；3)根据熔融碳酸盐燃料电池隔膜焙烧的升温程序，对组装后的熔融碳酸盐燃料电池进行升温焙烧，当熔融碳酸盐燃料电池内部经过活化反应后，对熔融碳酸盐燃料电池进行放电测试，其中，当熔融碳酸盐燃料电池的阴极与阳极未发生窜气或漏气危险，且单个电池的平均开路电压大于预设电压值时，则说明熔融碳酸盐燃料电池隔膜焙烧合格，完成熔融碳酸盐燃料电池隔膜焙烧的在线评价，该方法能够有效的保证熔融碳酸盐燃料电池的发电性能。

技术领域

本发明属于熔融碳酸盐燃料电池技术领域，涉及一种熔融碳酸盐燃料电池隔膜焙烧的在线评价方法。

背景技术

熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是一种工作于650℃的高温燃料电池，具有不需要贵金属作催化剂、燃料来源广、噪音低、污染物基本达到近零排放、发电效率高、可实现热电联供等优点，适合于百千瓦级至兆瓦级分布式电站或固定电站，具有良好的发展前景。

熔融碳酸盐燃料电池的关键核心部件包括电极、隔膜、电解质、双极板等，其中隔膜性能的好坏对电池性能影响非常大。一般来说，隔膜的性能与其孔隙率和平均孔径有很大关系，定型后的隔膜的孔分布主要取决于定型前膜中所含的不易挥发的粘结剂和溶剂的含量及其分布的均匀程度。含量较高时，定型后膜的孔隙率和平均孔径较大，膜中浸入的电解质较多，膜电阻小，但由于平均孔径大，容易发生阴阳极窜气的危险；含量较低时，导致膜孔隙率和平均孔径减小，这虽然有利于阻气，却降低了膜中浸入的电解质，不利于离子导电。因此，要求隔膜有一个合理的孔隙率及孔径分布，一般要求隔膜的孔隙率为50～70％，孔径小于1μm，而且分布均匀。

熔融碳酸盐燃料电池隔膜是在电池首次启动时进行原位焙烧，因此首次的焙烧效果直接决定电池的性能。由于技术保密及技术封锁，我国在MCFC方面的研究还处于初级阶段。目前从事MCFC研究的单位主要有中国科学院大连化学物理研究所、中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司以及一些高等院校，在熔融碳酸盐燃料电池隔膜焙烧效果的在线评价方面尚无相关的论述与著作，因此不能有效保证熔融碳酸盐燃料电池的发电性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种熔融碳酸盐燃料电池隔膜焙烧的在线评价方法，该方法能够有效的保证熔融碳酸盐燃料电池的发电性能。

为达到上述目的，本发明所述的熔融碳酸盐燃料电池隔膜焙烧的在线评价方法包括以下步骤：

1)在组装熔融碳酸盐燃料电池之前，记录熔融碳酸盐燃料电池隔膜的重量，根据熔融碳酸盐燃料电池隔膜的配方，估算熔融碳酸盐燃料电池隔膜所含的溶剂、粘结剂及增塑剂的质量；

2)根据熔融碳酸盐燃料电池隔膜的热重曲线，设定熔融碳酸盐燃料电池隔膜焙烧的升温程序；

3)根据熔融碳酸盐燃料电池隔膜焙烧的升温程序，对组装后的熔融碳酸盐燃料电池进行升温焙烧，其中，在升温过程中，向熔融碳酸盐燃料电池的阴极通入空气，向熔融碳酸盐燃料电池的阳极通入氮气，同时在线监测阴极尾气出口的氧气浓度变化，当氧气浓度由大变小又逐渐变大时，则说明熔融碳酸盐燃料电池隔膜内的溶剂、粘结剂及增塑剂已燃烧完全，此时熔融碳酸盐燃料电池隔膜为多孔片状结构；

当熔融碳酸盐燃料电池稳定在490～500℃时，则关闭阴极的进气，此时电解质逐步熔解浸入熔融碳酸盐燃料电池隔膜中；