甲醇燃料電池原理

直接甲(jia)(jia)醇(chun)燃料電(dian)(dian)池是質(zhi)子(zi)(zi)交換(huan)膜(mo)燃料電(dian)(dian)池的一種變(bian)種，它直接使用甲(jia)(jia)醇(chun)而勿需預先(xian)重整。甲(jia)(jia)醇(chun)在陽(yang)極(ji)(ji)轉換(huan)成(cheng)二(er)氧(yang)化碳，質(zhi)子(zi)(zi)和電(dian)(dian)子(zi)(zi)，如同(tong)標準的質(zhi)子(zi)(zi)交換(huan)膜(mo)燃料電(dian)(dian)池一樣，質(zhi)子(zi)(zi)透過質(zhi)子(zi)(zi)交換(huan)膜(mo)在陰(yin)極(ji)(ji)與(yu)氧(yang)反應，電(dian)(dian)子(zi)(zi)通過外電(dian)(dian)路到達陰(yin)極(ji)(ji)，并做功。

堿性條件　總反應(ying)式：2CH4O + 3O2 + 4OH-= 2CO32- + 6H2O

正極：O2 + 4e（-）+ 2H20 → 4OH（-）

負極(ji)：CH4O - 6e（-） + 8OH（-） → CO3（2-） + 6H2O

酸性條件(jian) 2CH4O +3O2→2CO2+4H2O

正極：O2 + 4e（-） + 4H（+） → 2H2O

負極：CH4O - 6e（-） + H2O → 6H（+） + CO2

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在(zai)(zai)(zai)直(zhi)接甲醇(chun)燃(ran)料(liao)電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)工作(zuo)過(guo)(guo)程中(zhong)，一(yi)定濃度的(de)(de)甲醇(chun)溶(rong)液(ye)從電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)陽(yang)極(ji)(ji)流(liu)(liu)場(chang)結(jie)構中(zhong)通(tong)過(guo)(guo)，在(zai)(zai)(zai)液(ye)體的(de)(de)流(liu)(liu)動過(guo)(guo)程中(zhong)，甲醇(chun)溶(rong)液(ye)經過(guo)(guo)陽(yang)極(ji)(ji)擴(kuo)散層(ceng)，至陽(yang)極(ji)(ji)催化(hua)層(ceng)處被(bei)氧(yang)化(hua)。透(tou)過(guo)(guo)質子(zi)交換膜(mo)，作(zuo)為(wei)反應產物的(de)(de)質子(zi)得(de)以遷移到(dao)陰極(ji)(ji)一(yi)側，電(dian)(dian)子(zi)則通(tong)過(guo)(guo)外電(dian)(dian)路由陽(yang)極(ji)(ji)向陰極(ji)(ji)傳遞，并(bing)在(zai)(zai)(zai)此(ci)過(guo)(guo)程中(zhong)對(dui)外做功。同(tong)時，在(zai)(zai)(zai)陽(yang)極(ji)(ji) MEA 中(zhong)電(dian)(dian)解質的(de)(de)作(zuo)用下，CO2氣體以氣泡(pao)的(de)(de)形(xing)式在(zai)(zai)(zai)陽(yang)極(ji)(ji)流(liu)(liu)場(chang)內隨甲醇(chun)溶(rong)液(ye)排出。在(zai)(zai)(zai)電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)陰極(ji)(ji)一(yi)側，陰極(ji)(ji)集(ji)流(liu)(liu)板(ban)流(liu)(liu)場(chang)結(jie)構均勻分配后的(de)(de)空氣或氧(yang)氣擴(kuo)散進入陰極(ji)(ji)催化(hua)層(ceng)，被(bei)來自(zi)陽(yang)極(ji)(ji)的(de)(de)質子(zi)電(dian)(dian)化(hua)學還原(yuan)，生(sheng)成(cheng)的(de)(de)水蒸(zheng)氣或液(ye)態(tai)形(xing)式的(de)(de)水與反應尾(wei)氣一(yi)起離開電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)陰極(ji)(ji)流(liu)(liu)場(chang)。

這(zhe)種電池的期(qi)望工作溫度(du)為(wei)120℃以下(xia)，比標準的質(zhi)子交換膜燃料電池略高，其效率(lv)大約是(shi)40%左右。

直(zhi)接甲(jia)(jia)醇(chun)燃(ran)料(liao)電池(chi)是質(zhi)子(zi)交換(huan)膜燃(ran)料(liao)電池(chi)的(de)一(yi)(yi)種(zhong)變(bian)種(zhong)，它直(zhi)接使(shi)用甲(jia)(jia)醇(chun)而勿(wu)需(xu)預先重整。甲(jia)(jia)醇(chun)在(zai)陽(yang)極轉換(huan)成二(er)氧(yang)(yang)化碳和氫，如同標準的(de)質(zhi)子(zi)交換(huan)膜燃(ran)料(liao)電池(chi)一(yi)(yi)樣，氫然后再與(yu)氧(yang)(yang)反(fan)應(ying)。

甲醇燃料電池技術難點

1、催化劑催化效果不佳

現在甲醇燃料電池所(suo)使(shi)用的(de)(de)催化劑為貴金屬納米催化劑，不但成本過高，而且活性和穩定性都不是很理(li)想，目前又暫時找不到更好的(de)(de)代替催化劑，所(suo)以阻礙了甲醇(chun)燃料電池的(de)(de)進(jin)一步發展。

2、質子交換膜透過率過高

目前的(de)(de)質子交換膜甲醇透過很(hen)嚴(yan)重(zhong)，這樣便會(hui)造(zao)成燃料的(de)(de)浪費，自然(ran)整個電(dian)池(chi)的(de)(de)性能也會(hui)下降，達不到技術要求。

3、電池集成技術還不夠先進

正是因(yin)為(wei)這三個原因(yin)，所(suo)以導致(zhi)目前(qian)的甲(jia)醇(chun)燃料電(dian)池發展較(jiao)慢，相較(jiao)之下(xia)，氫燃料電(dian)池發展的速度就要比甲(jia)醇(chun)燃料電(dian)池快多了。