甲醇燃料電池原理

直(zhi)接甲(jia)醇燃(ran)料電池是(shi)質子交換膜(mo)燃(ran)料電池的(de)一(yi)種變種，它直(zhi)接使用甲(jia)醇而勿需(xu)預先重整。甲(jia)醇在(zai)陽(yang)極轉(zhuan)換成二氧化碳，質子和電子，如同標準的(de)質子交換膜(mo)燃(ran)料電池一(yi)樣，質子透過(guo)質子交換膜(mo)在(zai)陰極與(yu)氧反(fan)應，電子通過(guo)外電路到達陰極，并做(zuo)功。

堿性條件(jian)　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 2CH4O +3O2→2CO2+4H2O

正極：O2 + 4e（-） + 4H（+） → 2H2O

負極(ji)：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)直接甲醇(chun)燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)工作(zuo)(zuo)過程(cheng)中(zhong)(zhong)，一(yi)定濃度(du)的(de)(de)甲醇(chun)溶(rong)液從電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)流(liu)(liu)場結(jie)構中(zhong)(zhong)通過，在(zai)液體的(de)(de)流(liu)(liu)動過程(cheng)中(zhong)(zhong)，甲醇(chun)溶(rong)液經過陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)擴散層(ceng)，至陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)催化(hua)層(ceng)處被氧化(hua)。透過質(zhi)子交換膜，作(zuo)(zuo)為反(fan)應產物的(de)(de)質(zhi)子得以(yi)遷(qian)移(yi)到陰(yin)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)一(yi)側，電(dian)(dian)(dian)子則通過外電(dian)(dian)(dian)路由陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)向(xiang)陰(yin)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)傳(chuan)遞，并在(zai)此過程(cheng)中(zhong)(zhong)對外做功。同時，在(zai)陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji) MEA 中(zhong)(zhong)電(dian)(dian)(dian)解質(zhi)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)下，CO2氣(qi)體以(yi)氣(qi)泡的(de)(de)形式(shi)在(zai)陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)流(liu)(liu)場內(nei)隨甲醇(chun)溶(rong)液排出。在(zai)電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)陰(yin)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)一(yi)側，陰(yin)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)集(ji)流(liu)(liu)板(ban)流(liu)(liu)場結(jie)構均勻分配后的(de)(de)空(kong)氣(qi)或氧氣(qi)擴散進入陰(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)(de)質(zhi)子電(dian)(dian)(dian)化(hua)學還原，生(sheng)成的(de)(de)水(shui)蒸(zheng)氣(qi)或液態形式(shi)的(de)(de)水(shui)與(yu)反(fan)應尾氣(qi)一(yi)起離開電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)陰(yin)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)流(liu)(liu)場。

這(zhe)種電池的(de)期望工(gong)作溫度為120℃以下，比(bi)標準的(de)質子(zi)交換膜燃料電池略高(gao)，其效率大約是40%左右。

直接甲醇(chun)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)是質子交換膜燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)的一(yi)種變(bian)種，它直接使用甲醇(chun)而(er)勿需預(yu)先重整。甲醇(chun)在陽極轉換成二(er)氧(yang)化碳和(he)氫，如(ru)同標(biao)準的質子交換膜燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)一(yi)樣，氫然(ran)后再與(yu)氧(yang)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(shi)用(yong)的(de)催化(hua)(hua)劑(ji)為貴金屬(shu)納米催化(hua)(hua)劑(ji)，不(bu)但(dan)成本過高，而且活性和穩定(ding)性都不(bu)是很(hen)理想，目前又(you)暫時找(zhao)不(bu)到更好的(de)代替催化(hua)(hua)劑(ji)，所以阻礙了甲醇燃料電池的(de)進一(yi)步發(fa)展。

2、質子交換膜透過率過高

目前的質(zhi)子交(jiao)換膜甲醇(chun)透(tou)過很嚴重，這樣便會造成(cheng)燃料(liao)的浪費，自然整個電池的性能也(ye)會下降，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)，所以導致目前的(de)甲(jia)醇燃料(liao)電池發(fa)展較慢，相較之下，氫(qing)燃料(liao)電池發(fa)展的(de)速度就要比甲(jia)醇燃料(liao)電池快多了。