211service.com
Une centrale électrique à pile à combustible pratique
L'un des moyens les plus efficaces de produire de l'électricité dans les futures centrales électriques à gazéification du charbon consiste à utiliser des piles à combustible à oxyde solide, qui utilisent l'hydrogène du flux de gaz pour produire de l'électricité par le biais de réactions chimiques. C'est plus efficace que la simple combustion du flux de gaz provenant de la gazéification du charbon. Et contrairement à d'autres types de piles à combustible, la variété à oxyde solide peut fonctionner à des températures et des rendements très élevés, et être étendue pour fournir de l'électricité aux villes.
Le nouveau prototype de pile à combustible à oxyde solide de GE réalise une percée en termes de coûts grâce à un processus de fabrication à faible coût qui assemble des couches de céramique et d'électrolyte. Le dispositif de six kilowatts, qui convertit les hydrocarbures en électricité avec un rendement de 49 %, est actuellement évalué par le département américain de l'Énergie en vue d'une utilisation possible pour la production d'électricité dans les futures usines de gazéification du charbon. (Crédit : GE)
Mais parmi les différents défis liés au développement de la technologie, le coût de fabrication a été un facteur de rupture potentiel. Maintenant, des chercheurs de GE ont démontré une méthode de fabrication qui assemble des couches de matériaux céramiques et électrolytiques à moindre coût afin que le produit final puisse être construit pour environ 800 $ le kilowatt, ce qui commence à approcher le coût de construction de 500 à 550 $ par kilowatt. une centrale électrique conventionnelle au gaz.
Le prototype de six kilowatts de GE atteint une efficacité de 49% dans la conversion du carburant en électricité, ce qui se compare favorablement à l'efficacité de 35% des centrales électriques au charbon conventionnelles. Je pense que GE a établi un nouvel état de l'art, déclare Wayne Surdoval, responsable de la technologie des piles à combustible au Laboratoire national des technologies énergétiques , qui fait partie du département américain de l'Énergie, qui finance ce projet et d'autres visant à produire de meilleures piles à combustible à oxyde solide. L'essentiel, ajoute-t-il, est que le prototype GE est une pile à combustible particulièrement peu coûteuse à fabriquer. Fondamentalement, vous utilisez des techniques de fabrication simples utilisant des matériaux assez bon marché dans la cellule.
Surdoval compare le processus à la fabrication de pâte à pizza. Trois ensembles de matériaux - représentant les deux électrodes et un électrolyte qui composent chaque couche d'une pile à combustible - sont mélangés et passés à travers deux rouleaux qui les pressent. Vous avez trois pâtes différentes, vous aplatissez chacune, puis les superposez, puis les aplatissez, explique-t-il. Ensuite, en gros, vous le faites cuire.
Le processus ouvre la voie à la fabrication de masse, selon Kelley Fletcher, le leader de la technologie de pointe pour les programmes d'énergie durable à Recherche mondiale GE , à Niskayuna, NY. Les gens ont fabriqué des piles à combustible qui produisent plus de puissance, et les gens ont également fabriqué des piles qui ont atteint ce niveau d'efficacité, dit-il. Mais le faire en un seul paquet, et au coût estimatif que nous avons fait, est la véritable réussite ici. Les prototypes précédents ont coûté des milliers de dollars par kilowatt à fabriquer, dit-il.
Bien sûr, il y a d'autres barrages routiers. Le soufre présent dans le combustible hydrocarboné peut contaminer la pile à combustible et la dégrader. GE et d'autres travaillent sur divers processus de prétraitement pour empêcher le contaminant de pénétrer dans la pile à combustible. Par exemple, des chercheurs de l'Université Tufts ont mis au point un moyen d'utiliser des oxydes de cérium et de lanthane pour éliminer le soufre.
Maria Flytzani-Stephanopoulos , un ingénieur chimiste chez Tufts qui a dirigé le développement de l'épurateur, prévient que même si le travail de GE est impressionnant, de grands défis nous attendent. Je pense que les chiffres rapportés représentent un développement significatif, dit-elle. Bien entendu, les systèmes de mise à l'échelle doivent se montrer tout aussi efficaces dans les travaux futurs.
Le travail fait partie d'un ministère de l'Énergie initiative de charbon propre lancé en 2003, qui vise à construire, d'ici dix ans, une centrale électrique à piles à combustible à oxyde solide de plusieurs mégawatts à haut rendement associée à la technologie de gazéification du charbon. On pense que les États-Unis ont environ 250 ans de charbon dans le sol. Mais la combustion du charbon apparaît comme un facteur majeur dans l'augmentation du réchauffement climatique ; en effet, le charbon libère plus de dioxyde de carbone pour chaque unité d'énergie produite que tout autre combustible fossile.
Dans les usines de gazéification du charbon, le charbon est chauffé et transformé en un gaz de synthèse, un mélange composé principalement de monoxyde de carbone et d'hydrogène. Celui-ci peut ensuite être brûlé dans un type de centrale électrique appelée cycle combiné de gazéification intégrée. La technologie GE permettrait à l'hydrogène d'être extrait du gaz de synthèse et envoyé à travers une pile à combustible à oxyde solide.