甲醇燃料電池原理

直接(jie)甲醇(chun)(chun)燃料電池是(shi)質(zhi)子(zi)(zi)(zi)交換膜燃料電池的(de)一種變種，它(ta)直接(jie)使用(yong)甲醇(chun)(chun)而勿需預先重(zhong)整。甲醇(chun)(chun)在陽極轉換成二氧(yang)化碳，質(zhi)子(zi)(zi)(zi)和電子(zi)(zi)(zi)，如同標準的(de)質(zhi)子(zi)(zi)(zi)交換膜燃料電池一樣，質(zhi)子(zi)(zi)(zi)透過質(zhi)子(zi)(zi)(zi)交換膜在陰(yin)極與(yu)氧(yang)反應(ying)，電子(zi)(zi)(zi)通(tong)過外電路到達陰(yin)極，并做功。

堿性條件　總反應式：2CH4O + 3O2 + 4OH-= 2CO32- + 6H2O

正極：O2 + 4e（-）+ 2H20 → 4OH（-）

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

酸性條件 2CH4O +3O2→2CO2+4H2O

正極：O2 + 4e（-） + 4H（+） → 2H2O

負極：CH4O - 6e（-） + H2O → 6H（+） + CO2

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在(zai)直接甲醇(chun)(chun)燃料電(dian)(dian)池的(de)(de)工作過(guo)程中(zhong)，一定濃度的(de)(de)甲醇(chun)(chun)溶液從(cong)電(dian)(dian)池的(de)(de)陽極(ji)流場(chang)結構(gou)(gou)中(zhong)通過(guo)，在(zai)液體的(de)(de)流動(dong)過(guo)程中(zhong)，甲醇(chun)(chun)溶液經(jing)過(guo)陽極(ji)擴(kuo)散(san)層，至陽極(ji)催化(hua)(hua)層處被(bei)氧(yang)化(hua)(hua)。透過(guo)質子交換膜(mo)，作為反應產物的(de)(de)質子得以(yi)遷移到陰(yin)(yin)極(ji)一側(ce)，電(dian)(dian)子則通過(guo)外(wai)電(dian)(dian)路(lu)由陽極(ji)向陰(yin)(yin)極(ji)傳遞，并在(zai)此過(guo)程中(zhong)對外(wai)做功。同時，在(zai)陽極(ji) MEA 中(zhong)電(dian)(dian)解質的(de)(de)作用下，CO2氣(qi)體以(yi)氣(qi)泡的(de)(de)形(xing)式在(zai)陽極(ji)流場(chang)內隨甲醇(chun)(chun)溶液排出(chu)。在(zai)電(dian)(dian)池的(de)(de)陰(yin)(yin)極(ji)一側(ce)，陰(yin)(yin)極(ji)集流板流場(chang)結構(gou)(gou)均勻分配后的(de)(de)空(kong)氣(qi)或氧(yang)氣(qi)擴(kuo)散(san)進入陰(yin)(yin)極(ji)催化(hua)(hua)層，被(bei)來自陽極(ji)的(de)(de)質子電(dian)(dian)化(hua)(hua)學還原，生(sheng)成的(de)(de)水(shui)蒸氣(qi)或液態(tai)形(xing)式的(de)(de)水(shui)與(yu)反應尾(wei)氣(qi)一起(qi)離開電(dian)(dian)池的(de)(de)陰(yin)(yin)極(ji)流場(chang)。

這種電(dian)池的期望(wang)工作溫度(du)為(wei)120℃以下(xia)，比標準(zhun)的質子交(jiao)換(huan)膜(mo)燃料電(dian)池略高，其(qi)效率大約是40%左右。

直接(jie)(jie)甲醇(chun)燃料(liao)(liao)電池是(shi)質子交換膜燃料(liao)(liao)電池的一(yi)種變種，它(ta)直接(jie)(jie)使用甲醇(chun)而(er)勿需預(yu)先重整。甲醇(chun)在陽極轉換成二氧化(hua)碳和氫(qing)，如同(tong)標準的質子交換膜燃料(liao)(liao)電池一(yi)樣，氫(qing)然后(hou)再與(yu)氧反應。

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)催(cui)化(hua)劑(ji)為貴金(jin)屬納米催(cui)化(hua)劑(ji)，不(bu)但成本過高，而且活性和穩定性都(dou)不(bu)是很理想(xiang)，目前又暫時找不(bu)到更好的(de)代替催(cui)化(hua)劑(ji)，所(suo)以阻礙了甲醇燃料電池(chi)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)發展。

2、質子交換膜透過率過高

目(mu)前的(de)質子(zi)交(jiao)換膜甲醇(chun)透過很嚴(yan)重，這(zhe)樣便(bian)會(hui)造成燃料的(de)浪費，自然整個電池的(de)性能也會(hui)下降，達(da)不到(dao)技術(shu)要求。

3、電池集成技術還不夠先進

正是因(yin)為這三個(ge)原因(yin)，所以(yi)導致目前的(de)(de)甲醇燃料電池發展較(jiao)慢(man)，相較(jiao)之下，氫(qing)燃料電池發展的(de)(de)速度就要比甲醇燃料電池快多了。