不同基底材料复合电极对热再生氨电池产电性能的影响

唐志强，石雨，张亮，李俊，付乾，朱恂，廖强

（1 低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室，重庆400030； 2 重庆大学工程热物理研究所，重庆400030）

引 言

工业过程中产生的余热损失占总能量的10%～50%[1-3]，研究学者致力于余热资源的回收与利用，以提高能源利用率。目前余热利用主要集中在工业生产的中高温余热[4-5]，而低温余热(＜130℃) 面临着能量密度低、回收难度大、效率低等问题[6-8]。近年来，低温余热的回收与利用越来越受到人们的关注，低温余热回收可通过半导体材料的固态热电系统(STES)[9-12]、液相热电化学电池(LTEC)[13-14]和基于膜的热渗透系统(MTOS)[15-16]等多种方法转化为电能。然而，半导体材料存在成本高、能量存储能力较弱的问题[10,17]，而LTEC 和MTOS 技术虽然成本较低且拓展性好，但却存在功率密度低和能量效率低的问题[18]。因此，仍需开发功率密度高、成本低、效率高、可扩展性好的新型低温热能转化电能技术[19-20]。

近期，研究学者提出一种新型低温热能产电技术，即基于电化学系统技术的热再生氨电池（thermally regenerative ammonia-based battery，TRAB）[21]，由于具有功率高、结构简单、成本较低和适应性强等特点，引起国内外众多研究者的关注[22]。TRAB 系统分为电池产电和热再生两部分，在电池产电过程中，电池阳极中氨与金属电极发生络合反应产生电子，电子通过外电路传输到阴极，与阴极电解液中的金属离子在阴极电极表面发生电沉积反应，电池内阴离子通过阴离子交换膜进行传输。为了使产电持续进行，在热再生部分利用低温废热（＜130℃）将批次产电后的阳极电解液加热产生氨气和高浓度的铜离子溶液，氨气作为下一个放电过程的阳极反应物，铜离子溶液作为下一个产电过程中的阴极电解液。……