图形由FuelCell Energy提供
康涅狄格州的FuelCell Energy最近获得了能源部（DOE）的嘉奖，该技术利用其获得专利的Direct FuelCell（DFC）技术来构建连接到燃煤电厂的示范性二氧化碳捕集示范系统。该项目的第三篇文章（请参阅第1部分和第2部分）说明了系统设计的工作方式以及该项目的目标。
早在8月，美国能源部宣布拨款4100万美元，以帮助进一步开发和测试16种先进的燃烧后燃煤电厂CO2捕获技术。FuelCell Energy的DFC煤电厂CO2捕集系统是赢得该奖项的16个项目之一。
DOE的主要目标目标直截了当，并且对于所有获得资助的项目都是相同的：捕获至少90％的工厂二氧化碳（CO2）排放量，而工厂的电费（COE）增幅不超过35％。
如果成功的话，该技术不仅会在从燃煤电厂捕获二氧化碳方面更加高效，而且这样做的成本也将大大低于目前的水平。此外，这将为工厂的产出增加“清洁”电力，同时还消除了工厂的N2O排放，这是一种比CO2强大300倍的温室气体，它可以将热量捕集到大气中。
这个怎么运作
这是有关FuelCell Energy技术设计原理的基础知识。
图形由FuelCell Energy提供
加工后的煤燃烧后产生蒸汽和电力，该燃煤厂的排放物-烟气-将被引导并集中到膜式碳酸盐DFC燃料电池系统的阴极入口。
烟气（通常介于5％-15％的CO2之间，其余为N20和空气的混合物）将被浓缩到一定程度，以使其更容易从大部分空气和氮氧化物（NOX）中虹吸掉）构成了工厂的烟气排放量。
空气将继续到达DFC系统的阴极进气口，在阴极进气口发生催化的化学反应，从而产生氧气，这些氧气将用于燃料电池的电力生产过程。氮气以及过量的游离氧气将从系统的排气中排出。
然后，将分离出来的90％（90％）或更多的CO2气体流，将其捕获为气体，或者冷凝为液体，具体取决于将其存储还是出售用于工业或商业用途。
在燃料电池系统的另一端，天然气流（甲烷（CH4））将被引导至DFC系统燃料电池堆的阳极进气口。在此过程中，它将与水以蒸气形式混合并进行重整，在此过程中，甲烷将与水蒸气中的氧气反应，将甲烷转化为CO2，将几乎纯净的氢气（H）转化为DFC烟囱需要发电。
像从烟道气中捕集的二氧化碳一样，甲烷重整产生的90％或更多的二氧化碳将以气体或液体形式进行冷凝和捕集，具体取决于是为工业目的还是商业目的进行存储或出售。
FuelCell Energy的价值主张
FuelCell Energy投资者关系总监库尔特·戈达德（Kurt Goddard）提供了DFC阳极发生的化学反应方程式，该方程式也显示在上一节前面的图中：
CH4 + 2H2O –> 4H2 + CO2
戈达德解释说，按照美国能源部（DOE）计划设想的2.8兆瓦（MW）规模，就单位发电量产生的CO2排放而言，DFC工艺的效率大约是燃煤发电厂的两倍。
“对于2.8MW的燃料电池，甲烷输入量约为每小时1000磅，而产生的CO2约为每小时2500磅。一个2.8兆瓦的燃煤电厂将产生大约两倍的二氧化碳，因为它的效率低得多，并且需要更多的碳基燃料。
“在碳捕集系统中，燃煤电厂的二氧化碳与DFC电厂的二氧化碳混合，大约90％的混合物以气体或液体的形式从燃料电池废物流中分离出来，具体取决于二氧化碳的使用或处置方式的。”
FuelCell Energy认为，在DFC系统成为潜在突破性技术的同时，在捕获和避免向大气中直接排放CO2以及产生“超净”电力方面所获得的收益也得到了提高。
“这就是我们试图通过该奖项证明的价值主张，”戈达德继续说道。“我们可以在能源部指定的成本参数范围内捕获燃煤电厂排放的90％的二氧化碳，我们这样做的同时还产生了超洁净的电力，而不是使用现有的二氧化碳捕获技术来发电。”
二氧化碳净排放量
本系列以前的帖子的读者对在整个行业范围内采用该技术会带来的好处提出了质疑，并且首先质疑了美国能源部的燃煤电厂CO2捕集计划的构想。
值得注意的是，它们的主要要点之一是它们不会导致二氧化碳排放量的净减少。他对戈达德说：“减少净额并不是能源部试图实现的目标，我们也不是。目标是有效和经济地捕获二氧化碳，以防止释放到大气中。
“如果燃料电池使用清洁的天然气作为燃料，燃料电池可比燃煤电厂非常高效地发电，且二氧化碳的输出量要少得多；如果使用可再生沼气作为燃料，则燃料电池通常被归类为碳中性。我们有许多以可再生沼气为燃料的装置，包括市政水处理设施和食品加工机。”
我希望在读者以及行业参与者的评论的帮助下，继续探索开发一种高效，经济高效的方法来从燃煤电厂排放物中捕获二氧化碳的利弊。
包括在能源经济方面，我们不断发展的能源组合以及可再生能源的发展和增长方面，不仅要研究燃煤电厂，还可能要研究其他碳氢化合物来源的燃料电池-二氧化碳捕集技术。
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