Winnick最早提出使用熔融碳酸盐燃料电池膜从飞行舱的空气中分离CO2,并且首先对用熔融碳酸盐膜从电厂烟气中分离CO2进行了研究。最近,日本大阪研究社、英国石油公司和意大利Ansaldo公司也对用熔融碳酸盐电化学系统分离捕集烟气中CO2进行了试验研究。Granite研究了使用碱性碳酸盐或碱土碳酸盐固态电解质分离烟气中CO2的可能性。Granite和Pennline提出在正常量级下掺杂碱土碳酸盐可以增加离子的电导率。熔融碳酸盐燃料电池是在闭合电路(应用一个外部电动势)下通过膜传输CO2,其反应原理如下:
阴极:O2+2CO2+4e=2CO2-3
阳极:H2+2CO2-3=2CO2+2H2O+4e
熔融碳酸盐电化学电池分离CO2有几个优点:熔融碳酸盐在燃料电池方面的应用有广泛的技术基础;随着温度的升高,约100%的熔融碳酸盐对CO2-3进行了传输;在600℃显示了高约1s/cm的电导率,CO2-3的扩散率相当于10-5cm2/s;从电厂烟气中分离CO2的附加电力费用较低。
但是,熔融碳酸盐电化学电池用于电厂烟气分离CO2也存在诸多缺点:熔融碳酸盐在高温下具有极强的腐蚀性,其制作和操作都很困难;烟气中的SO2也会毒化电池;在高温烟气环境下,还存在电解质隔离和电极退化问题。此外,熔融碳酸盐电化学法还需要在具有更高传导性的碳酸盐离子固态电解质研制方面取得突破并进一步优化工艺,可望成为一种有竞争力的CO2分离捕集技术。
