甲醇燃料電池詳解

直接甲醇燃料電池屬于質子交換膜燃料電池（pEMFC）中之一類，直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇為燃料供給來源，而不需通過甲醇、汽油及天然氣的重整制氫以供發電。相較于質子交換膜燃料電池（pEMFC），直接甲醇燃料電池（DMFC）具備低溫快速啟動、燃料潔凈環保以及電池結構簡單等特性。這使得直接甲醇燃料電池（DMFC）可能成為未來便攜式電子產品應用的主流。

甲醇燃料電池原理

直接甲醇燃料電池是質子交換膜燃料電池的一種變種，它直接使用甲醇而勿需預先重整。甲醇在陽極轉換成二氧化碳，質子和電子，如同標準的質子交換膜燃料電池一樣，質子透過質子交換膜在陰極與氧反應，電子通過外電路到達陰極，并做功。

直接甲醇燃料電池屬于質子交換膜燃料電池（pEMFC）中之一類，直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇為燃料供給來源，而不需通過甲醇、汽油及天然氣的重整制氫以供發電。相較于質子交換膜燃料電池（pEMFC），直接甲醇燃料電池（DMFC）具備低溫快速啟動、燃料潔凈環保以及電池結構簡單等特性。這使得直接甲醇燃料電池（DMFC）可能成為未來便攜式電子產品應用的主流。

在直接甲醇燃料電池的工作過程中，一定濃度的甲醇溶液從電池的陽極流場結構中通過，在液體的流動過程中，甲醇溶液經過陽極擴散層，至陽極催化層處被氧化。透過質子交換膜，作為反應產物的質子得以遷移到陰極一側，電子則通過外電路由陽極向陰極傳遞，并在此過程中對外做功。同時，在陽極MEA中電解質的作用下，CO2氣體以氣泡的形式在陽極流場內隨甲醇溶液排出。在電池的陰極一側，陰極集流板流場結構均勻分配后的空氣或氧氣擴散進入陰極催化層，被來自陽極的質子電化學還原，生成的水蒸氣或液態形式的水與反應尾氣一起離開電池的陰極流場。

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

直接甲醇燃料電池是質子交換膜燃料電池的一種變種，它直接使用甲醇而勿需預先重整。甲醇在陽極轉換成二氧化碳和氫，如同標準的質子交換膜燃料電池一樣，氫然后再與氧反應。

甲醇燃料電池優缺點

優勢

1、體積小巧

2、燃料使用便利

3、潔凈環保

4、理論能量比高

缺陷

1、能量轉化率低

2、性能衰減快

3、成本高

甲醇燃料電池的正負極反應式

堿性條件

總反應式：2CH4O+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O

正極：3O2+12e+6H20→12OH

負極：2CH4O-12e+16OH~→2CO32-+12H2O

酸性條件

總反應同上：2CH4O+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O

正極：3O2+12e+12H+→6H2O

負極：2CH4O-12e+2H2O→12H++2CO2

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