甲醇燃料電池原理

直接甲醇(chun)燃料(liao)電(dian)(dian)池(chi)是質子(zi)(zi)交(jiao)換膜(mo)燃料(liao)電(dian)(dian)池(chi)的一種變種，它直接使用甲醇(chun)而(er)勿需預先重(zhong)整。甲醇(chun)在陽極轉換成二(er)氧(yang)化(hua)碳，質子(zi)(zi)和電(dian)(dian)子(zi)(zi)，如同標準的質子(zi)(zi)交(jiao)換膜(mo)燃料(liao)電(dian)(dian)池(chi)一樣，質子(zi)(zi)透過(guo)質子(zi)(zi)交(jiao)換膜(mo)在陰(yin)極與(yu)氧(yang)反應，電(dian)(dian)子(zi)(zi)通過(guo)外電(dian)(dian)路到達陰(yin)極，并做功。

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

正極(ji)：O2 + 4e（-）+ 2H20 → 4OH（-）

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

酸性條(tiao)件(jian) 2CH4O +3O2→2CO2+4H2O

正極(ji)：O2 + 4e（-） + 4H（+） → 2H2O

負極：CH4O - 6e（-） + H2O → 6H（+） + CO2

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在直接(jie)甲(jia)(jia)醇(chun)燃料電池的(de)(de)(de)工作(zuo)過(guo)(guo)程中，一定濃度的(de)(de)(de)甲(jia)(jia)醇(chun)溶(rong)液從電池的(de)(de)(de)陽(yang)(yang)極(ji)(ji)流(liu)場結構中通(tong)過(guo)(guo)，在液體(ti)(ti)的(de)(de)(de)流(liu)動過(guo)(guo)程中，甲(jia)(jia)醇(chun)溶(rong)液經過(guo)(guo)陽(yang)(yang)極(ji)(ji)擴(kuo)散層，至陽(yang)(yang)極(ji)(ji)催(cui)化(hua)層處被氧(yang)化(hua)。透過(guo)(guo)質(zhi)子(zi)交換膜，作(zuo)為反應(ying)產物的(de)(de)(de)質(zhi)子(zi)得以(yi)遷移到陰(yin)(yin)極(ji)(ji)一側(ce)，電子(zi)則通(tong)過(guo)(guo)外電路由陽(yang)(yang)極(ji)(ji)向陰(yin)(yin)極(ji)(ji)傳遞，并(bing)在此(ci)過(guo)(guo)程中對外做功。同時，在陽(yang)(yang)極(ji)(ji) MEA 中電解質(zhi)的(de)(de)(de)作(zuo)用下，CO2氣(qi)(qi)體(ti)(ti)以(yi)氣(qi)(qi)泡的(de)(de)(de)形(xing)(xing)式(shi)在陽(yang)(yang)極(ji)(ji)流(liu)場內(nei)隨(sui)甲(jia)(jia)醇(chun)溶(rong)液排出。在電池的(de)(de)(de)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)一側(ce)，陰(yin)(yin)極(ji)(ji)集流(liu)板流(liu)場結構均勻分配后的(de)(de)(de)空氣(qi)(qi)或氧(yang)氣(qi)(qi)擴(kuo)散進入(ru)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)催(cui)化(hua)層，被來(lai)自陽(yang)(yang)極(ji)(ji)的(de)(de)(de)質(zhi)子(zi)電化(hua)學還原，生成的(de)(de)(de)水(shui)蒸(zheng)氣(qi)(qi)或液態形(xing)(xing)式(shi)的(de)(de)(de)水(shui)與反應(ying)尾氣(qi)(qi)一起離開(kai)電池的(de)(de)(de)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)流(liu)場。

這種電池的期望工(gong)作溫度為120℃以(yi)下，比標準的質子交(jiao)換膜燃料電池略高，其效(xiao)率大(da)約是40%左右(you)。

直(zhi)接甲醇燃(ran)料電(dian)池(chi)是質子交換膜(mo)燃(ran)料電(dian)池(chi)的一(yi)種變(bian)種，它直(zhi)接使用(yong)甲醇而(er)勿(wu)需(xu)預先重整(zheng)。甲醇在陽極轉(zhuan)換成(cheng)二氧化碳和(he)氫，如同標準的質子交換膜(mo)燃(ran)料電(dian)池(chi)一(yi)樣，氫然后再(zai)與(yu)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使用的催(cui)化(hua)劑(ji)為貴金(jin)屬納米催(cui)化(hua)劑(ji)，不但成本過(guo)高(gao)，而且活(huo)性(xing)和(he)穩定(ding)性(xing)都不是很理(li)想，目前又暫時找不到更好的代(dai)替催(cui)化(hua)劑(ji)，所以阻礙了甲醇燃料電池的進一步發(fa)展(zhan)。

2、質子交換膜透過率過高

目前的質(zhi)子交換膜甲醇透過很(hen)嚴重，這樣便會造成燃料的浪費，自然整(zheng)個電池(chi)的性(xing)能也會下(xia)降，達不到技術要求。

3、電池集成技術還不夠先進

正是(shi)因(yin)為(wei)這三個原因(yin)，所(suo)以導致目前的甲醇(chun)燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)池(chi)發展(zhan)(zhan)較慢，相較之下(xia)，氫燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)池(chi)發展(zhan)(zhan)的速度就(jiu)要比甲醇(chun)燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)池(chi)快多了。