Высокотемпературные метанольные топливные элементы получают водород главным образом путём высокотемпературного риформинга метанола, а затем используют электрохимическую реакцию водорода и кислорода в топливном элементе для выработки электроэнергии.
Причины использования высоких температур:
Смесь метанола и водяного пара при определённой температуре на катализаторе даёт водород и углекислый газ, а также небольшое количество угарного газа. Однако угарный газ может адсорбироваться катализатором и отравлять его, что в итоге приводит к остановке реакции риформинга. При высоких температурах адсорбция угарного газа на поверхности катализатора затруднена. Например, 10–20 ppm угарного газа при комнатной температуре заметно снижают характеристики катализатора. При работе при 130 °C допустимое содержание угарного газа достигает 1000 ppm, при 150 °C — 10 000 ppm, а при температуре выше 160 °C — 30 000 ppm без существенного падения характеристик.
Принцип работы высокотемпературного метанольного топливного элемента с риформингом показан на рисунке выше:
Высокотемпературный генератор обеспечивает достаточное количество тепла для поддержания рабочей температуры риформера; испаритель — узел, где происходит фазовый переход смеси воды и метанола из жидкости в газ; риформер — узел, где протекает реакция риформинга метанола, а полученный газ используется как сырьё для выработки электроэнергии в топливном элементе. В такой системе не требуется отдельно удалять угарный газ, поскольку высокотемпературные метанольные топливные элементы обладают высокой стойкостью к примесям в конвертированном газе (таким как угарный газ и непрореагировавший метанол). Кроме того, непрореагировавший водород подаётся в высокотемпературный генератор, а избыточное тепло высокотемпературного метанольного топливного элемента используется в испарителе для эффективного использования топлива и тепла.
Дополнительная информация о технологии высокотемпературного риформинга метанола:
https://www.htech360.com/a/23447