甲醇燃料電池原理

直接(jie)甲醇燃料電(dian)(dian)(dian)池是質子(zi)(zi)交(jiao)換(huan)(huan)膜(mo)燃料電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)一種變(bian)種，它直接(jie)使用甲醇而勿(wu)需預(yu)先重整。甲醇在陽極轉換(huan)(huan)成二氧化碳，質子(zi)(zi)和(he)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)，如同標(biao)準的(de)(de)質子(zi)(zi)交(jiao)換(huan)(huan)膜(mo)燃料電(dian)(dian)(dian)池一樣，質子(zi)(zi)透過質子(zi)(zi)交(jiao)換(huan)(huan)膜(mo)在陰(yin)極與氧反應(ying)，電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)通過外電(dian)(dian)(dian)路到(dao)達陰(yin)極，并做(zuo)功。

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

正極：O2 + 4e（-）+ 2H20 → 4OH（-）

負極：CH4O - 6e（-） + 8OH（-） → CO3（2-） + 6H2O

酸(suan)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(zai)(zai)直接甲醇(chun)燃料電(dian)(dian)(dian)池(chi)的工(gong)作過(guo)程中(zhong)，一(yi)定濃(nong)度(du)的甲醇(chun)溶液(ye)從電(dian)(dian)(dian)池(chi)的陽(yang)(yang)極(ji)(ji)流(liu)場(chang)(chang)結(jie)構中(zhong)通過(guo)，在(zai)(zai)液(ye)體(ti)的流(liu)動過(guo)程中(zhong)，甲醇(chun)溶液(ye)經過(guo)陽(yang)(yang)極(ji)(ji)擴(kuo)散層，至陽(yang)(yang)極(ji)(ji)催(cui)化層處(chu)被氧化。透過(guo)質(zhi)子(zi)交(jiao)換(huan)膜，作為反應產(chan)物(wu)的質(zhi)子(zi)得以(yi)遷移到(dao)陰(yin)極(ji)(ji)一(yi)側，電(dian)(dian)(dian)子(zi)則通過(guo)外電(dian)(dian)(dian)路由陽(yang)(yang)極(ji)(ji)向陰(yin)極(ji)(ji)傳遞，并在(zai)(zai)此過(guo)程中(zhong)對外做功(gong)。同時，在(zai)(zai)陽(yang)(yang)極(ji)(ji) MEA 中(zhong)電(dian)(dian)(dian)解質(zhi)的作用(yong)下，CO2氣(qi)體(ti)以(yi)氣(qi)泡的形式(shi)在(zai)(zai)陽(yang)(yang)極(ji)(ji)流(liu)場(chang)(chang)內隨甲醇(chun)溶液(ye)排(pai)出。在(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)池(chi)的陰(yin)極(ji)(ji)一(yi)側，陰(yin)極(ji)(ji)集流(liu)板流(liu)場(chang)(chang)結(jie)構均(jun)勻分配后的空(kong)氣(qi)或氧氣(qi)擴(kuo)散進入陰(yin)極(ji)(ji)催(cui)化層，被來自陽(yang)(yang)極(ji)(ji)的質(zhi)子(zi)電(dian)(dian)(dian)化學還原，生成的水蒸氣(qi)或液(ye)態形式(shi)的水與(yu)反應尾氣(qi)一(yi)起(qi)離開電(dian)(dian)(dian)池(chi)的陰(yin)極(ji)(ji)流(liu)場(chang)(chang)。

這種電(dian)池的期望工作溫度為120℃以下(xia)，比標準的質(zhi)子交換膜(mo)燃料(liao)電(dian)池略高，其效(xiao)率大約是40%左(zuo)右(you)。

直接(jie)甲(jia)醇燃(ran)料電(dian)池是質子交換膜(mo)燃(ran)料電(dian)池的一(yi)(yi)種變種，它直接(jie)使(shi)用甲(jia)醇而(er)勿需預先重整。甲(jia)醇在陽極轉換成(cheng)二氧化(hua)碳和氫(qing)，如(ru)同標(biao)準的質子交換膜(mo)燃(ran)料電(dian)池一(yi)(yi)樣(yang)，氫(qing)然后再與氧反應(ying)。

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(shi)用的(de)催化(hua)劑為(wei)貴金屬納米催化(hua)劑，不但成本(ben)過高，而且活(huo)性和穩定(ding)性都不是很理想，目(mu)前又暫(zan)時找不到更好(hao)的(de)代替催化(hua)劑，所(suo)以阻礙(ai)了(le)甲醇燃料電池的(de)進一步發展。

2、質子交換膜透過率過高

目前的質子交換(huan)膜(mo)甲醇透(tou)過很(hen)嚴重，這樣便會造成燃料的浪費，自然整個電池的性能也(ye)會下降(jiang)，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(yi)導(dao)致目前(qian)的甲醇(chun)燃料電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)發(fa)展較慢，相(xiang)較之下，氫燃料電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)發(fa)展的速(su)度就要比甲醇(chun)燃料電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)快多了。