甲醇燃料電池詳解

直接甲醇燃料電池屬于質(zhì)子交換膜燃料電池（pEMFC）中之一類，直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇為燃料供給來源，而不需通過甲醇、汽油及天然氣的重整制氫以供發(fā)電。相較于質(zhì)子交換膜燃料電池（pEMFC），直接甲醇燃料電池（DMFC）具備低溫快速啟動(dòng)、燃料潔凈環(huán)保以及電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特性。這使得直接甲醇燃料電池（DMFC）可能成為未來便攜式電子產(chǎn)品應(yīng)用的主流。

甲醇燃料電池原理

直接甲醇燃料電池是質(zhì)子交換膜燃料電池的一種變種，它直接使用甲醇而勿需預(yù)先重整。甲醇在陽極轉(zhuǎn)換成二氧化碳，質(zhì)子和電子，如同標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)子交換膜燃料電池一樣，質(zhì)子透過質(zhì)子交換膜在陰極與氧反應(yīng)，電子通過外電路到達(dá)陰極，并做功。

直接甲醇燃料電池屬于質(zhì)子交換膜燃料電池（pEMFC）中之一類，直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇為燃料供給來源，而不需通過甲醇、汽油及天然氣的重整制氫以供發(fā)電。相較于質(zhì)子交換膜燃料電池（pEMFC），直接甲醇燃料電池（DMFC）具備低溫快速啟動(dòng)、燃料潔凈環(huán)保以及電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特性。這使得直接甲醇燃料電池（DMFC）可能成為未來便攜式電子產(chǎn)品應(yīng)用的主流。

在直接甲醇燃料電池的工作過程中，一定濃度的甲醇溶液從電池的陽極流場(chǎng)結(jié)構(gòu)中通過，在液體的流動(dòng)過程中，甲醇溶液經(jīng)過陽極擴(kuò)散層，至陽極催化層處被氧化。透過質(zhì)子交換膜，作為反應(yīng)產(chǎn)物的質(zhì)子得以遷移到陰極一側(cè)，電子則通過外電路由陽極向陰極傳遞，并在此過程中對(duì)外做功。同時(shí)，在陽極MEA中電解質(zhì)的作用下，CO2氣體以氣泡的形式在陽極流場(chǎng)內(nèi)隨甲醇溶液排出。在電池的陰極一側(cè)，陰極集流板流場(chǎng)結(jié)構(gòu)均勻分配后的空氣或氧氣擴(kuò)散進(jìn)入陰極催化層，被來自陽極的質(zhì)子電化學(xué)還原，生成的水蒸氣或液態(tài)形式的水與反應(yīng)尾氣一起離開電池的陰極流場(chǎng)。

這種電池的期望工作溫度為120℃以下，比標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)子交換膜燃料電池略高，其效率大約是40%左右。

直接甲醇燃料電池是質(zhì)子交換膜燃料電池的一種變種，它直接使用甲醇而勿需預(yù)先重整。甲醇在陽極轉(zhuǎn)換成二氧化碳和氫，如同標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)子交換膜燃料電池一樣，氫然后再與氧反應(yīng)。

甲醇燃料電池優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)勢(shì)

1、體積小巧

2、燃料使用便利

3、潔凈環(huán)保

4、理論能量比高

缺陷

1、能量轉(zhuǎn)化率低

2、性能衰減快

3、成本高

甲醇燃料電池的正負(fù)極反應(yīng)式

堿性條件

總反應(yīng)式：2CH4O+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O

正極：3O2+12e+6H20→12OH

負(fù)極：2CH4O-12e+16OH~→2CO32-+12H2O

酸性條件

總反應(yīng)同上：2CH4O+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O

正極：3O2+12e+12H+→6H2O

負(fù)極：2CH4O-12e+2H2O→12H++2CO2

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