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大型超市等可摆脱电网用SOFC供电

时间:2015-03-18 09:19:49来源:science20

据http://www.science20.com网站报道:太平洋西北国家实验室(PNNL)改进固体氧化物燃料电池(SOFC)系统降低了成本,使沃尔玛、Costco和其它大型商店或设施(如医院)可以利用已有的天然气管路而使用SOFC供电。

传统的供电方式是从电网取电,但这些电力这往往是从煤、天然气或核能转变而来。而根据成本效益分析,如果直接使用以天然气为燃料的SOFC不仅降低用电成本,也可以提高供电可靠性,减少温室气体排放。

目前的燃料电池还不能满足这样的要求,这是因为政府是忙于补贴政治捐款者所拥有的太阳能电池板公司,而没有将这些钱用于燃料电池的基础研究。如果SOFC能够取得大的进步将使可以使其在满足未来的能源需求时发挥出显著的作用。美国能源情报署表示,只需要开发出68万千瓦以上的发电量,SOFC就可以满足未来十年内那10%的能源需求量的增加,并且不会污染环境。

SOFC在将化石燃料转化成电能时具有天然的高效率,而太平洋西北国家实验室独特的系统设计(其包括阳极回收、蒸汽重整和增压)进一步提高了SOFC的效率。

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他们在燃料电池的阳极侧安装蒸汽重整器,回收废热以提高能量利用率,这相比较传统的SOFC大约可以提高25%的化学能利用率。另外,使燃料电池在高压下工作可以减小60%左右的堆栈体积,这提高了功率密度,显著降低了燃料电池的总成本。

研究人员在PNNL设计、建造了一个小规模的SOFC系统,并且基于此进行成本分析研究,结果表明在相同的功率输出下,天然气燃料电池相比构建集中天然气联合循环电厂费用只有后者的三分之一。

如果电堆寿命能够得到提高以及大规模生产能够实现,天然气SOFC在成本上可以与天然气联合循环发电厂相比较。发电厂预计总发电成本为每千瓦时6.5美分,而天然气SOFC的总成本则是每千瓦时8.2美分。

如果计算上其他方面得到的实惠的话,这种分布式发电的成本可以降到每千瓦时5.3美分,例如SOFC不会有输电和配电过程造成的额外成本与电量损耗。

天然气SOFC的高效率也意味着更少的温室气体排放量。PNNL的样机测试结果显示SOFC分布发电电能转化率为56%,而常规燃煤电厂为32%,天然气联合循环电厂为53%。研究表明,该天然气SOFC相比天然气联合循环发电厂每千瓦时发电量的二氧化碳排放量降低了15%。

另外,由于分布式天然气SOFC系统将在现场进行安装,一些来自燃料电池的热量可以被用于加热水或室内加热。如果燃料电池20%的热量用来替代使用电网电力进行加热,然则相对来说SOFC的二氧化碳排放少了22%。

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