甲醇燃料電池原理

直接甲醇燃料電池是質(zhì)子交換膜燃料電池的一種變種，它直接使用甲醇而勿需預(yù)先重整。甲醇在陽(yáng)極轉(zhuǎn)換成二氧化碳，質(zhì)子和電子，如同標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)子交換膜燃料電池一樣，質(zhì)子透過質(zhì)子交換膜在陰極與氧反應(yīng)，電子通過外電路到達(dá)陰極，并做功。

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

正極：O2 4e（-） 2H20 → 4OH（-）

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

酸性條件 2CH4O 3O2→2CO2 4H2O

正極：O2 4e（-） 4H（ ） → 2H2O

負(fù)極：CH4O - 6e（-） H2O → 6H（ ） CO2

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(yáng)極流場(chǎng)結(jié)構(gòu)中通過，在液體的流動(dòng)過程中，甲醇溶液經(jīng)過陽(yáng)極擴(kuò)散層，至陽(yáng)極催化層處被氧化。透過質(zhì)子交換膜，作為反應(yīng)產(chǎn)物的質(zhì)子得以遷移到陰極一側(cè)，電子則通過外電路由陽(yáng)極向陰極傳遞，并在此過程中對(duì)外做功。同時(shí)，在陽(yáng)極 MEA 中電解質(zhì)的作用下，CO2氣體以氣泡的形式在陽(yáng)極流場(chǎng)內(nèi)隨甲醇溶液排出。在電池的陰極一側(cè)，陰極集流板流場(chǎng)結(jié)構(gòu)均勻分配后的空氣或氧氣擴(kuò)散進(jìn)入陰極催化層，被來(lái)自陽(yáng)極的質(zhì)子電化學(xué)還原，生成的水蒸氣或液態(tài)形式的水與反應(yīng)尾氣一起離開電池的陰極流場(chǎng)。

這種電池的期望工作溫度為120℃以下，比標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)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(zhì)子交換膜燃料電池的一種變種，它直接使用甲醇而勿需預(yù)先重整。甲醇在陽(yáng)極轉(zhuǎn)換成二氧化碳和氫，如同標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)子交換膜燃料電池一樣，氫然后再與氧反應(yīng)。

甲醇燃料電池技術(shù)難點(diǎn)

1、催化劑催化效果不佳

現(xiàn)在甲醇燃料電池所使用的催化劑為貴金屬納米催化劑，不但成本過高，而且活性和穩(wěn)定性都不是很理想，目前又暫時(shí)找不到更好的代替催化劑，所以阻礙了甲醇燃料電池的進(jìn)一步發(fā)展。

2、質(zhì)子交換膜透過率過高

目前的質(zhì)子交換膜甲醇透過很嚴(yán)重，這樣便會(huì)造成燃料的浪費(fèi)，自然整個(gè)電池的性能也會(huì)下降，達(dá)不到技術(shù)要求。

3、電池集成技術(shù)還不夠先進(jìn)

正是因?yàn)檫@三個(gè)原因，所以導(dǎo)致目前的甲醇燃料電池發(fā)展較慢，相較之下，氫燃料電池發(fā)展的速度就要比甲醇燃料電池快多了。