甲醇燃料電池原理

直接甲醇燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)池是質(zhi)子(zi)(zi)交(jiao)換膜燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)池的一種變種，它(ta)直接使用甲醇而勿需預先(xian)重(zhong)整。甲醇在陽極(ji)轉換成(cheng)二氧(yang)化碳，質(zhi)子(zi)(zi)和電(dian)子(zi)(zi)，如同(tong)標(biao)準的質(zhi)子(zi)(zi)交(jiao)換膜燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)池一樣(yang)，質(zhi)子(zi)(zi)透過(guo)質(zhi)子(zi)(zi)交(jiao)換膜在陰極(ji)與氧(yang)反應，電(dian)子(zi)(zi)通過(guo)外電(dian)路到達陰極(ji)，并做功(gong)。

堿性條(tiao)件　總反(fan)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)(zai)直接甲醇(chun)燃料電(dian)池(chi)的(de)工作過程中(zhong)(zhong)，一定(ding)濃度的(de)甲醇(chun)溶液(ye)從(cong)電(dian)池(chi)的(de)陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)流(liu)場結構中(zhong)(zhong)通(tong)過，在(zai)(zai)液(ye)體的(de)流(liu)動過程中(zhong)(zhong)，甲醇(chun)溶液(ye)經過陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)擴散(san)層(ceng)，至陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)催化(hua)層(ceng)處(chu)被氧(yang)化(hua)。透過質子交換膜，作為(wei)反應(ying)產物的(de)質子得(de)以遷移到陰(yin)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)一側，電(dian)子則(ze)通(tong)過外(wai)電(dian)路由陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)向陰(yin)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)傳遞，并在(zai)(zai)此過程中(zhong)(zhong)對外(wai)做功。同時，在(zai)(zai)陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji) MEA 中(zhong)(zhong)電(dian)解質的(de)作用(yong)下(xia)，CO2氣(qi)(qi)體以氣(qi)(qi)泡的(de)形式(shi)在(zai)(zai)陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)流(liu)場內(nei)隨(sui)甲醇(chun)溶液(ye)排出(chu)。在(zai)(zai)電(dian)池(chi)的(de)陰(yin)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)一側，陰(yin)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)集流(liu)板(ban)流(liu)場結構均(jun)勻分配后(hou)的(de)空(kong)氣(qi)(qi)或氧(yang)氣(qi)(qi)擴散(san)進入陰(yin)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)催化(hua)層(ceng)，被來自陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)質子電(dian)化(hua)學(xue)還原，生成的(de)水(shui)蒸氣(qi)(qi)或液(ye)態形式(shi)的(de)水(shui)與(yu)反應(ying)尾(wei)氣(qi)(qi)一起離開電(dian)池(chi)的(de)陰(yin)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)流(liu)場。

這種電池的期望工作溫度為120℃以下，比標準的質子交換(huan)膜燃料(liao)電池略高，其效(xiao)率大約是40%左右。

直接甲醇燃(ran)料電池是(shi)質(zhi)(zhi)子(zi)交(jiao)(jiao)換(huan)膜(mo)燃(ran)料電池的一種變種，它直接使用甲醇而(er)勿(wu)需預先重整(zheng)。甲醇在陽(yang)極轉換(huan)成二氧化碳和(he)氫，如同標準的質(zhi)(zhi)子(zi)交(jiao)(jiao)換(huan)膜(mo)燃(ran)料電池一樣，氫然后再與氧反應。

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(hua)劑為(wei)貴(gui)金屬(shu)納米(mi)催(cui)化(hua)劑，不(bu)但成本過(guo)高，而且活性和穩定性都不(bu)是很(hen)理想(xiang)，目(mu)前又暫時找不(bu)到更好的代替(ti)催(cui)化(hua)劑，所以阻礙(ai)了甲醇燃料電池的進(jin)一(yi)步(bu)發(fa)展。

2、質子交換膜透過率過高

目(mu)前的(de)質子交(jiao)換膜甲醇透過(guo)很(hen)嚴重，這樣便會造成燃料的(de)浪費(fei)，自(zi)然整(zheng)個電池的(de)性(xing)能也(ye)會下降，達不到技(ji)術(shu)要求。

3、電池集成技術還不夠先進

正是因為(wei)這(zhe)三個(ge)原因，所以導致(zhi)目前的(de)(de)甲(jia)(jia)醇(chun)燃料(liao)電池(chi)發展較慢，相較之下(xia)，氫(qing)燃料(liao)電池(chi)發展的(de)(de)速度就(jiu)要比甲(jia)(jia)醇(chun)燃料(liao)電池(chi)快多了(le)。