甲醇燃料電池原理

直接(jie)甲(jia)醇(chun)燃料電(dian)(dian)池是質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)交(jiao)換膜燃料電(dian)(dian)池的(de)一(yi)種變種，它直接(jie)使用(yong)甲(jia)醇(chun)而勿需預(yu)先重整。甲(jia)醇(chun)在(zai)陽極轉(zhuan)換成二(er)氧(yang)化碳，質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)和電(dian)(dian)子(zi)(zi)，如同標準的(de)質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)交(jiao)換膜燃料電(dian)(dian)池一(yi)樣(yang)，質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)透過質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)交(jiao)換膜在(zai)陰極與氧(yang)反(fan)應，電(dian)(dian)子(zi)(zi)通過外電(dian)(dian)路(lu)到(dao)達陰極，并做功(gong)。

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(xing)條件 2CH4O +3O2→2CO2+4H2O

正極：O2 + 4e（-） + 4H（+） → 2H2O

負極：CH4O - 6e（-） + H2O → 6H（+） + CO2

該圖片由注冊用戶"橘子de殿堂"提供，版權聲明反饋

在(zai)直接甲(jia)(jia)醇(chun)燃料電(dian)(dian)池的(de)(de)工作(zuo)(zuo)過(guo)程中(zhong)(zhong)，一定(ding)濃度的(de)(de)甲(jia)(jia)醇(chun)溶(rong)液從電(dian)(dian)池的(de)(de)陽極(ji)(ji)(ji)流(liu)(liu)(liu)場(chang)(chang)結(jie)構中(zhong)(zhong)通(tong)過(guo)，在(zai)液體(ti)的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)動(dong)過(guo)程中(zhong)(zhong)，甲(jia)(jia)醇(chun)溶(rong)液經過(guo)陽極(ji)(ji)(ji)擴散層(ceng)，至陽極(ji)(ji)(ji)催化層(ceng)處被(bei)氧(yang)化。透(tou)過(guo)質子交換(huan)膜，作(zuo)(zuo)為反應產物的(de)(de)質子得以遷(qian)移到陰極(ji)(ji)(ji)一側，電(dian)(dian)子則通(tong)過(guo)外電(dian)(dian)路由陽極(ji)(ji)(ji)向(xiang)陰極(ji)(ji)(ji)傳遞，并(bing)在(zai)此過(guo)程中(zhong)(zhong)對外做功。同時，在(zai)陽極(ji)(ji)(ji) MEA 中(zhong)(zhong)電(dian)(dian)解質的(de)(de)作(zuo)(zuo)用下，CO2氣(qi)體(ti)以氣(qi)泡的(de)(de)形式在(zai)陽極(ji)(ji)(ji)流(liu)(liu)(liu)場(chang)(chang)內隨甲(jia)(jia)醇(chun)溶(rong)液排出。在(zai)電(dian)(dian)池的(de)(de)陰極(ji)(ji)(ji)一側，陰極(ji)(ji)(ji)集(ji)流(liu)(liu)(liu)板流(liu)(liu)(liu)場(chang)(chang)結(jie)構均勻分配后(hou)的(de)(de)空氣(qi)或(huo)(huo)氧(yang)氣(qi)擴散進入陰極(ji)(ji)(ji)催化層(ceng)，被(bei)來(lai)自陽極(ji)(ji)(ji)的(de)(de)質子電(dian)(dian)化學(xue)還原，生(sheng)成的(de)(de)水蒸氣(qi)或(huo)(huo)液態形式的(de)(de)水與反應尾氣(qi)一起(qi)離(li)開(kai)電(dian)(dian)池的(de)(de)陰極(ji)(ji)(ji)流(liu)(liu)(liu)場(chang)(chang)。

這種電池的期(qi)望工作溫度為120℃以下(xia)，比標準的質子交(jiao)換膜燃料電池略高(gao)，其(qi)效率大約是40%左右(you)。

直接甲(jia)醇燃料電池(chi)是質子(zi)交(jiao)換(huan)膜燃料電池(chi)的(de)一(yi)種(zhong)變(bian)種(zhong)，它(ta)直接使用甲(jia)醇而(er)勿(wu)需預先(xian)重(zhong)整(zheng)。甲(jia)醇在陽極轉換(huan)成二氧化碳(tan)和氫(qing)，如同(tong)標準的(de)質子(zi)交(jiao)換(huan)膜燃料電池(chi)一(yi)樣，氫(qing)然后再與氧反應。

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使用(yong)的催(cui)化劑為貴(gui)金屬納米催(cui)化劑，不但(dan)成本過高，而(er)且活性和穩定性都不是很(hen)理想，目前(qian)又暫時找不到(dao)更好的代替催(cui)化劑，所以阻礙了甲醇燃料電池(chi)的進一步發展(zhan)。

2、質子交換膜透過率過高

目前的(de)質子交換膜(mo)甲(jia)醇透過很嚴重，這樣便會造成燃料(liao)的(de)浪費，自然(ran)整個電池的(de)性能(neng)也(ye)會下降，達不到技術要(yao)求。

3、電池集成技術還不夠先進

正是因為(wei)這(zhe)三個原因，所以導致(zhi)目(mu)前的(de)甲(jia)醇(chun)燃(ran)(ran)料電池(chi)(chi)發(fa)展較(jiao)慢，相較(jiao)之下，氫燃(ran)(ran)料電池(chi)(chi)發(fa)展的(de)速度就要比甲(jia)醇(chun)燃(ran)(ran)料電池(chi)(chi)快(kuai)多了。