韩国完成 DAFC 直接氨发电测试

韩国阿莫吉(Amogy)公司称,全球首次!不用裂解氨气就能发电的 SOFC 测试成功了。

看点:

  • H&Power 的 DAFC-SOFC 测试成功
  • 稳定维持 3.1 kW 额定输出
  • 攻克了氨腐蚀难题
  • 配合液体燃料技术,商业化在即

韩国政府打算彻底放弃氨混烧发电了。主要原因是这玩意跟 2040 年去煤炭的大方向不搭,实际效果也不理想,温室气体减排能力也没那么强。

既然混烧不行,那就直接烧纯氨发电——直接氨燃料电池系统(DAFC)因此火了起来。

省掉裂解这一步的氨燃料电池

氨这东西挺特别,既能高效储运氢气,本身又是零碳燃料,可以替代化石能源。

问题在于,传统氢燃料电池要用氨的话,得先上一套挺贵的裂解设备。而且裂解过程在高温下进行,能量损耗大,整体发电效率自然就上不去。

拿阿莫吉(Amogy)公司来说,他们的氨裂解技术用的是自研钌催化剂,分解温度比传统技术低,效率也高。但归根结底这是个吸热反应,得从外界吸热,能耗问题还是避免不了。

所以 DAFC 才这么受关注。

DAFC 的核心优势就是把氨直接灌进去就能发电,不需要复杂的预处理。

目前主要有两种路线:

  • 一种是基于固体氧化物燃料电池(SOFC)的高温型,工作温度在 600 ℃以上;
  • 另一种是基于氢氧化物交换膜(AEM)的低温型,工作温度在 100 ℃以下。

现在技术最成熟的是 SOFC 高温型。

高温环境下,阳极催化剂能自动把氨拆成氢气和氮气,系统结构简单,成本低。能量损失少,整体效率高。

更关键的是 SOFC 技术本身已经在船舶和发电领域商业化了,有现成的平台可以用,DAFC 推向市场的速度会快很多。

当然,问题也不少。启动慢,要很久才能达到工作温度;长期高温运行对部件的热稳定性和耐久性要求极高。

温度突变还可能让陶瓷电解质或电极开裂。另外,氨的腐蚀性也是个大麻烦。

为了解决这些问题,不少公司都在拼命研发。就在最近,H&Power 在韩国率先完成了 SOFC 基 DAFC 系统的试运行。

图2

给系统供氨的管路。

连续跑了一周,3.1kW输出很稳定

H&Power 一直在研究能用于船舶和发电的 SOFC 基 DAFC 技术。这次他们在大田的一个测试场地,用 3 kW 级 LNG 基 SOFC 系统改造的样机做了测试。

考虑到氨的高分解温度和强腐蚀性,公司对燃料输入管路和控制逻辑做了精细调整,还用上了燃料流量控制、系统热管理和专门的硬件设计。

H&Power 的人说:“燃料从天然气换成氨,进料口得改。氨分解率直接影响产氢量,我们根据之前的工艺分析和单元测试数据,细调了工作温度等参数,一步步测下来的。”

他接着说:“不过这才刚起步,现阶段主要验证系统效率和输出,所以堆栈里的分离板、催化剂这些核心部件都没换。氨腐蚀的问题后续会专门研究,我们已经有解决方案了,到时候会用上。”

系统跑了大概一周,结果挺理想——输出没掉,稳稳保持在平均 3.1 kW。而且氨在燃料电池内部完全分解了,氮氧化物、一氧化碳这些有害气体几乎测不到。

基于这次实测结果,H&Power 准备把 DAFC 系统和液体燃料处理技术整合起来,搞个混合燃料供应方案。同时还要做系统的高效化改造,减少热损失,重新设计平台。

H&Power 代表强仁龙表示:“我们会大幅提升系统输出,最快 2027 年开发出兆瓦(MW)级中大型系统,推向船舶和发电市场。”

【信息来源:韩国行业网站】