火電站使用燃料電池CO2捕集裝置

據http://cleantechnica.com/網站報道，美國康乃狄克州FuelCell Energy公司近期獲得了能源部的獎勵資金，用於直接燃料電池(DFC)專利產品在火力發電廠二氧化碳捕集係統上的應用。該項目的第一、第二發展階段介紹了係統的設計應用理念以及項目想要完成的目標，這是其第三發展階段。

早在今年8月，美國能源部就宣布為16種火力發電站二氧化碳捕集技術的研發和測試提供4100萬美元資金。FuelCell Energy公司的DFC火電站二氧化碳捕集係統正是獲得資金補助的16個項目之一。

美國能源部想要實現的首要目標十分簡單
，那就是要求所有獲得資金的研發項目製造係統的二氧化碳捕集效率要達到90%以上，並且發電廠的電力生產成本的增加額度不應超過35%。

如果FuelCell Energy公(gong)司(si)的(de)研(yan)發(fa)項(xiang)目(mu)取(qu)得(de)成(cheng)功(gong)，那(na)麼(me)該(gai)係(xi)統(tong)不(bu)但(dan)可(ke)以(yi)高(gao)效(xiao)的(de)捕(bu)集(ji)火(huo)力(li)發(fa)電(dian)站(zhan)所(suo)排(pai)放(fang)的(de)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)，而(er)且(qie)與(yu)其(qi)他(ta)現(xian)有(you)技(ji)術(shu)相(xiang)比(bi)還(hai)有(you)可(ke)能(neng)顯(xian)著(zhu)降(jiang)低(di)其(qi)它(ta)方(fang)麵(mian)的(de)成(cheng)本(ben)。除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai)，這(zhe)種(zhong)裝(zhuang)置(zhi)還(hai)會(hui)為(wei)發(fa)電(dian)廠(chang)帶(dai)來(lai)“清潔”電力，同時還可以消除電站的一氧化二氮排放（一種溫室氣體

，在大氣中捕獲熱量的能力是二氧化碳的300餘倍）。

DFC火電站二氧化碳捕集係統的工作原理

FuelCell Energy公司二氧化碳捕集技術工作示意圖

典型的煙道氣中二氧化碳所占比例在5%-15%之zhi間jian，其qi餘yu由you一yi氧yang化hua二er氮dan和he空kong氣qi的de混hun合he氣qi體ti組zu成cheng。在zai煤mei燃ran燒shao生sheng產chan蒸zheng汽qi和he電dian力li之zhi後hou對dui尾wei氣qi進jin行xing二er氧yang化hua碳tan捕bu集ji處chu理li，火huo力li發fa電dian廠chang排pai放fang的de煙yan道dao氣qi將jiang會hui被bei引yin導dao並bing濃nong縮suo，之zhi後hou導dao向xiang碳tan酸suan鹽yanDFC燃料電池係統的陰極薄膜。這種煙道氣將會被濃縮
，直到可以簡單的將煙道氣中的主要成分氮氧化物和空氣虹吸出來的程度。

空氣將會被送至DFC係(xi)統(tong)的(de)陰(yin)極(ji)進(jin)氣(qi)管(guan)，在(zai)那(na)裏(li)與(yu)化(hua)學(xue)催(cui)化(hua)劑(ji)進(jin)行(xing)反(fan)應(ying)製(zhi)造(zao)氧(yang)氣(qi)
，這(zhe)些(xie)氧(yang)氣(qi)之(zhi)後(hou)將(jiang)用(yong)於(yu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)的(de)電(dian)力(li)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)。而(er)產(chan)生(sheng)的(de)氮(dan)氣(qi)和(he)多(duo)餘(yu)的(de)氧(yang)氣(qi)將(jiang)通(tong)過(guo)係(xi)統(tong)的(de)排(pai)氣(qi)口(kou)排(pai)出(chu)。

從二氧化碳混合氣體中分離出的氮氣的純度將超過90%，之後將會以氣體或者壓縮液體形式儲存起來，可供銷售或其它工業和商業用途使用。

在燃料電池係統的另一端
，天然氣（甲烷）將會被引至DFCxitongranliaodianchiduizhandeyangjijinqiguan。zaizheyiguochengzhizhong，qitijianghuiyushuizhengqihunhebingjinxingzhongzheng，jiawanjianghuiyuyangqizaishuizhengqizhongjinxingfanying，keyijiangjiawanzhuanbianchengeryanghuatanhechunjingdeqingqi
，chanshengdeqingkeyizuoweiranliaogongDFC堆棧發電使用。

FuelCell Energy公司的價值主張

FuelCell Energy公司提供了DFC係統陽極化學反應的方程式：CH4 + 2H2O→4H2 + CO2。

一個2.8兆瓦規模的燃料電池裝置每小時的甲烷進氣量大約為1000磅左右，二氧化碳的生產量大約在2500磅左右。然而一個2.8兆瓦規模的火力發電裝置產生的二氧化碳量大約是燃料電池裝置的2倍有餘，因為這種裝置的發電效率較低，並且需要更多的碳基燃料。

在這種二氧化碳捕集係統中，火力發電廠排放的二氧化碳與DFC裝置產生的二氧化碳混合在一起，大約有90%的混合氣體將從燃料電池的廢氣中被分離出來，並以氣態或液態形式儲存起來，這將由二氧化碳氣體的後續使用或處理方式決定。

FuelCell Energy公(gong)司(si)認(ren)為(wei)
，這(zhe)種(zhong)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)捕(bu)集(ji)技(ji)術(shu)是(shi)一(yi)項(xiang)具(ju)有(you)突(tu)破(po)性(xing)意(yi)義(yi)的(de)技(ji)術(shu)，它(ta)不(bu)但(dan)可(ke)以(yi)高(gao)效(xiao)的(de)捕(bu)集(ji)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)氣(qi)體(ti)，避(bi)免(mian)其(qi)直(zhi)接(jie)排(pai)入(ru)大(da)氣(qi)，而(er)且(qie)還(hai)可(ke)以(yi)生(sheng)產(chan)“超淨”電力。公司在努力證明這種技術的價值主張，該技術可以捕集火力發電裝置尾氣中90%的二氧化碳，並且成本參數符合能源部的規定。

二氧化碳淨排放量

然而有人質疑這種技術並不能降低火力發電廠的二氧化碳淨排放量，而據回應，降低火力發電廠二氧化碳排放量並不是能源部和FuelCell Energy公司所要實現的目標。它們的目標是高效並且高成本效益地捕集二氧化碳，避免其排入大氣。

燃料電池可以高效的生產電力
，如果使用潔淨的天然氣作為燃料，那麼與火力發電裝置相比燃料電池的二氧化碳排放量要少得多；如果使用可再生沼氣（例如來自於市政廢水處理裝置以及食品加工機的沼氣）作為燃料，那麼燃料電池還可以被視為碳中立發電裝置。