甲醇燃料電池原理

直接甲(jia)醇(chun)燃料(liao)電池(chi)是質(zhi)(zhi)(zhi)子(zi)(zi)交(jiao)換(huan)膜(mo)燃料(liao)電池(chi)的一(yi)種變(bian)種，它直接使用(yong)甲(jia)醇(chun)而(er)勿需預先重(zhong)整。甲(jia)醇(chun)在陽(yang)極(ji)轉(zhuan)換(huan)成二氧(yang)化(hua)碳，質(zhi)(zhi)(zhi)子(zi)(zi)和電子(zi)(zi)，如同(tong)標準(zhun)的質(zhi)(zhi)(zhi)子(zi)(zi)交(jiao)換(huan)膜(mo)燃料(liao)電池(chi)一(yi)樣，質(zhi)(zhi)(zhi)子(zi)(zi)透過質(zhi)(zhi)(zhi)子(zi)(zi)交(jiao)換(huan)膜(mo)在陰極(ji)與氧(yang)反應，電子(zi)(zi)通(tong)過外電路到達陰極(ji)，并做功。

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

正極：O2 + 4e（-）+ 2H20 → 4OH（-）

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

酸性條件 2CH4O +3O2→2CO2+4H2O

正極：O2 + 4e（-） + 4H（+） → 2H2O

負極(ji)：CH4O - 6e（-） + H2O → 6H（+） + CO2

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在直(zhi)接甲醇燃料(liao)電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)工(gong)作過程中(zhong)，一(yi)定濃度的(de)(de)甲醇溶(rong)液(ye)從(cong)電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)陽(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)流(liu)場結構(gou)中(zhong)通(tong)過，在液(ye)體(ti)的(de)(de)流(liu)動過程中(zhong)，甲醇溶(rong)液(ye)經(jing)過陽(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)擴散(san)層，至陽(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)催(cui)化層處被氧化。透過質子交換膜，作為(wei)反應(ying)產物的(de)(de)質子得(de)以遷移到陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)一(yi)側(ce)，電(dian)子則通(tong)過外(wai)電(dian)路由陽(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)向陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)傳遞，并在此過程中(zhong)對外(wai)做功。同時，在陽(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji) MEA 中(zhong)電(dian)解質的(de)(de)作用下，CO2氣體(ti)以氣泡的(de)(de)形式(shi)在陽(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)流(liu)場內(nei)隨甲醇溶(rong)液(ye)排出。在電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)一(yi)側(ce)，陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)集流(liu)板流(liu)場結構(gou)均勻(yun)分(fen)配后的(de)(de)空氣或氧氣擴散(san)進入(ru)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)催(cui)化層，被來自陽(yang)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)質子電(dian)化學還原，生成的(de)(de)水蒸氣或液(ye)態形式(shi)的(de)(de)水與反應(ying)尾(wei)氣一(yi)起(qi)離開電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)流(liu)場。

這種電(dian)池的期望工(gong)作溫度為120℃以下，比標準(zhun)的質子交換膜燃料電(dian)池略高(gao)，其效率(lv)大約是40%左右。

直(zhi)接(jie)(jie)甲醇(chun)燃料(liao)電(dian)池是質子交換膜燃料(liao)電(dian)池的一種(zhong)變種(zhong)，它直(zhi)接(jie)(jie)使用甲醇(chun)而勿需預先重整。甲醇(chun)在陽極(ji)轉換成二氧化碳和氫(qing)，如同(tong)標(biao)準的質子交換膜燃料(liao)電(dian)池一樣，氫(qing)然后(hou)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(suo)使用的催化劑為貴金屬納米催化劑，不但成本過高，而且(qie)活(huo)性和穩定性都不是很理想，目前又(you)暫時找不到更(geng)好的代替催化劑，所(suo)以阻礙了甲醇燃料電池的進一步發展。

2、質子交換膜透過率過高

目前的(de)質子交換(huan)膜甲醇(chun)透過很嚴重(zhong)，這樣(yang)便會造成燃(ran)料(liao)的(de)浪費，自然整個電池的(de)性(xing)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

正是因為這三個原因，所以(yi)導致目前的甲(jia)醇(chun)燃料(liao)電(dian)(dian)池發(fa)展較(jiao)慢，相較(jiao)之下(xia)，氫燃料(liao)電(dian)(dian)池發(fa)展的速度就要(yao)比甲(jia)醇(chun)燃料(liao)電(dian)(dian)池快多了。