甲醇燃料電池原理

直接甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)燃(ran)料電池是(shi)質(zhi)(zhi)(zhi)子交換膜燃(ran)料電池的一(yi)種變種，它(ta)直接使用甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)而(er)勿需預(yu)先(xian)重整。甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)在陽(yang)極(ji)轉(zhuan)換成二氧化碳，質(zhi)(zhi)(zhi)子和電子，如同標準的質(zhi)(zhi)(zhi)子交換膜燃(ran)料電池一(yi)樣，質(zhi)(zhi)(zhi)子透過(guo)質(zhi)(zhi)(zhi)子交換膜在陰極(ji)與(yu)氧反應，電子通過(guo)外電路到達陰極(ji)，并做(zuo)功(gong)。

堿性條(tiao)件　總反(fan)應式(shi)：2CH4O + 3O2 + 4OH-= 2CO32- + 6H2O

正極(ji)：O2 + 4e（-）+ 2H20 → 4OH（-）

負(fu)極：CH4O - 6e（-） + 8OH（-） → CO3（2-） + 6H2O

酸性(xing)條(tiao)件 2CH4O +3O2→2CO2+4H2O

正極：O2 + 4e（-） + 4H（+） → 2H2O

負極：CH4O - 6e（-） + H2O → 6H（+） + CO2

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在直接(jie)甲醇(chun)燃料電(dian)(dian)池的(de)(de)工作(zuo)過程中，一定(ding)濃度的(de)(de)甲醇(chun)溶液(ye)從(cong)電(dian)(dian)池的(de)(de)陽(yang)(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)流(liu)場結構中通過，在液(ye)體的(de)(de)流(liu)動過程中，甲醇(chun)溶液(ye)經過陽(yang)(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)擴(kuo)散層(ceng)(ceng)(ceng)，至陽(yang)(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)催化(hua)層(ceng)(ceng)(ceng)處被氧(yang)化(hua)。透(tou)過質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)交換(huan)膜，作(zuo)為反應產物的(de)(de)質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)得以(yi)遷移到(dao)陰極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)一側，電(dian)(dian)子(zi)(zi)則通過外電(dian)(dian)路由陽(yang)(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)向(xiang)陰極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)傳遞，并在此過程中對(dui)外做功。同時，在陽(yang)(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji) MEA 中電(dian)(dian)解質(zhi)(zhi)的(de)(de)作(zuo)用下，CO2氣(qi)體以(yi)氣(qi)泡的(de)(de)形(xing)(xing)式在陽(yang)(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)流(liu)場內(nei)隨(sui)甲醇(chun)溶液(ye)排(pai)出(chu)。在電(dian)(dian)池的(de)(de)陰極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)一側，陰極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)集(ji)流(liu)板流(liu)場結構均(jun)勻分配(pei)后的(de)(de)空氣(qi)或(huo)氧(yang)氣(qi)擴(kuo)散進入陰極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)催化(hua)層(ceng)(ceng)(ceng)，被來自陽(yang)(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)質(zhi)(zhi)子(zi)(zi)電(dian)(dian)化(hua)學還原(yuan)，生成的(de)(de)水蒸(zheng)氣(qi)或(huo)液(ye)態(tai)形(xing)(xing)式的(de)(de)水與(yu)反應尾氣(qi)一起離開電(dian)(dian)池的(de)(de)陰極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)流(liu)場。

這(zhe)種電池(chi)的(de)期(qi)望工作溫度為120℃以下，比標準的(de)質子(zi)交換膜燃料電池(chi)略(lve)高，其效率大約是(shi)40%左右(you)。

直接甲醇燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)(dian)池(chi)是(shi)質子(zi)交(jiao)換膜燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)(dian)池(chi)的(de)一種變(bian)種，它直接使用甲醇而(er)勿需(xu)預先重整。甲醇在陽極轉換成二氧化(hua)碳和氫，如同標準的(de)質子(zi)交(jiao)換膜燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)(dian)池(chi)一樣，氫然后再與氧反(fan)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)使用(yong)的(de)催化劑(ji)為(wei)貴金屬納米催化劑(ji)，不但成(cheng)本過(guo)高，而且(qie)活性和穩定性都不是很(hen)理(li)想，目前又暫時找不到(dao)更好(hao)的(de)代替催化劑(ji)，所(suo)以阻礙了甲醇(chun)燃料電池的(de)進(jin)一步發展。

2、質子交換膜透過率過高

目前的(de)質子交換膜甲醇透過很(hen)嚴(yan)重，這(zhe)樣便會(hui)(hui)造成燃料的(de)浪費，自然整個電(dian)池的(de)性能也會(hui)(hui)下(xia)降，達不到技術要求。

3、電池集成技術還不夠先進

正是因(yin)為這三個原因(yin)，所以(yi)導致目(mu)前的甲醇燃料(liao)電池(chi)發展較(jiao)慢，相較(jiao)之(zhi)下，氫燃料(liao)電池(chi)發展的速度就要比甲醇燃料(liao)電池(chi)快多了。