甲醇燃料電池原理

直接(jie)甲醇(chun)燃料(liao)電(dian)(dian)池是質(zhi)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)換(huan)膜(mo)燃料(liao)電(dian)(dian)池的一種變種，它直接(jie)使用(yong)甲醇(chun)而勿需預先重整。甲醇(chun)在陽極轉換(huan)成二氧(yang)化碳，質(zhi)子(zi)(zi)(zi)和電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)，如同標準的質(zhi)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)換(huan)膜(mo)燃料(liao)電(dian)(dian)池一樣，質(zhi)子(zi)(zi)(zi)透過質(zhi)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)換(huan)膜(mo)在陰極與氧(yang)反(fan)應，電(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)通過外(wai)電(dian)(dian)路到達陰極，并做功。

堿性(xing)條(tiao)件　總反應(ying)式：2CH4O + 3O2 + 4OH-= 2CO32- + 6H2O

正(zheng)極：O2 + 4e（-）+ 2H20 → 4OH（-）

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

酸性條(tiao)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(jie)甲(jia)醇燃料電(dian)池的(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)過(guo)程中(zhong)(zhong)，一(yi)定濃度的(de)(de)(de)甲(jia)醇溶液從電(dian)池的(de)(de)(de)陽(yang)極(ji)(ji)流場(chang)(chang)(chang)結構中(zhong)(zhong)通(tong)過(guo)，在(zai)(zai)液體的(de)(de)(de)流動過(guo)程中(zhong)(zhong)，甲(jia)醇溶液經過(guo)陽(yang)極(ji)(ji)擴散(san)層，至陽(yang)極(ji)(ji)催化(hua)層處被氧(yang)(yang)化(hua)。透過(guo)質子(zi)(zi)交換(huan)膜，作(zuo)為(wei)反應產(chan)物的(de)(de)(de)質子(zi)(zi)得以遷移到陰極(ji)(ji)一(yi)側，電(dian)子(zi)(zi)則通(tong)過(guo)外電(dian)路由(you)陽(yang)極(ji)(ji)向陰極(ji)(ji)傳遞，并在(zai)(zai)此過(guo)程中(zhong)(zhong)對外做(zuo)功。同時(shi)，在(zai)(zai)陽(yang)極(ji)(ji) MEA 中(zhong)(zhong)電(dian)解質的(de)(de)(de)作(zuo)用下(xia)，CO2氣體以氣泡的(de)(de)(de)形(xing)式在(zai)(zai)陽(yang)極(ji)(ji)流場(chang)(chang)(chang)內隨甲(jia)醇溶液排出(chu)。在(zai)(zai)電(dian)池的(de)(de)(de)陰極(ji)(ji)一(yi)側，陰極(ji)(ji)集流板流場(chang)(chang)(chang)結構均勻分配(pei)后的(de)(de)(de)空氣或(huo)氧(yang)(yang)氣擴散(san)進入陰極(ji)(ji)催化(hua)層，被來自陽(yang)極(ji)(ji)的(de)(de)(de)質子(zi)(zi)電(dian)化(hua)學還原，生成的(de)(de)(de)水(shui)蒸氣或(huo)液態(tai)形(xing)式的(de)(de)(de)水(shui)與反應尾氣一(yi)起離開(kai)電(dian)池的(de)(de)(de)陰極(ji)(ji)流場(chang)(chang)(chang)。

這種(zhong)電(dian)池的期望工作溫度(du)為120℃以下(xia)，比標準(zhun)的質(zhi)子交換膜燃料(liao)電(dian)池略高，其效率大約是40%左右。

直(zhi)接甲醇(chun)燃(ran)料電池是質(zhi)子交(jiao)換(huan)膜(mo)燃(ran)料電池的一種變種，它直(zhi)接使用甲醇(chun)而勿需預先重整(zheng)。甲醇(chun)在陽(yang)極(ji)轉(zhuan)換(huan)成二(er)氧(yang)(yang)化碳和氫，如同(tong)標準(zhun)的質(zhi)子交(jiao)換(huan)膜(mo)燃(ran)料電池一樣，氫然后再與氧(yang)(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用的(de)催化(hua)(hua)劑為貴金(jin)屬納米催化(hua)(hua)劑，不但成本(ben)過高，而且活(huo)性和穩定性都不是(shi)很理想，目(mu)前又(you)暫時找不到更好(hao)的(de)代替(ti)催化(hua)(hua)劑，所以阻礙了甲(jia)醇燃料電池(chi)的(de)進一(yi)步發展(zhan)。

2、質子交換膜透過率過高

目前的(de)(de)質(zhi)子交換膜甲醇透過很(hen)嚴重，這樣便(bian)會(hui)(hui)造成(cheng)燃料的(de)(de)浪費(fei)，自然整個(ge)電(dian)池的(de)(de)性能也會(hui)(hui)下降，達不到技術要求。

3、電池集成技術還不夠先進

正是(shi)因(yin)為這三(san)個(ge)原(yuan)因(yin)，所(suo)以(yi)導致目前的甲醇(chun)燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)(dian)池發(fa)展(zhan)較慢，相(xiang)較之(zhi)下，氫燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)(dian)池發(fa)展(zhan)的速度(du)就要比甲醇(chun)燃(ran)(ran)料(liao)電(dian)(dian)池快多了。