全球首次！直接氨燃料电池系统DAFC测试成功

看点：

H&Power的DAFC-SOFC测试成功

稳定维持3.1kW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°C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°C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。

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3kW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3.1kW。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。"

铂道综合韩国行业网站报道。