什么是直接甲醇燃料電池?本文主要講了有關(guān)直接甲醇燃料電池的內(nèi)容,，包括：直接甲醇燃料電池的工作原理，直接甲醇燃料電池的優(yōu)缺點(diǎn),，直接甲醇燃料電池影響性能的因素,，直接甲醇燃料電池的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀，直接甲醇燃料電池面臨的問(wèn)題,。

    直接甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell,，DMFC)屬于質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)中的類,，直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇為燃料供給來(lái)源,，而不需通過(guò)甲醇、汽油及天然氣的重整制氫以供發(fā)電,。相較于質(zhì)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(dòng)、燃料潔凈環(huán)保以及電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特性,。這使得直接甲醇燃料電池 (DMFC)可能成為未來(lái)便攜式電子產(chǎn)品應(yīng)用的主流,。

    一·,、直接甲醇燃料電池的工作原理

    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(氫核或氫離子)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(guò)質(zhì)子交換膜遷移往并在陰極與氧反應(yīng),，而電子則通過(guò)外電路的負(fù)載到達(dá)陽(yáng)極，并做功,。

    堿性條件

    在負(fù)極： 2 CH3OH + 16 (OH-) - 12 (e–) → 2(CO32-)+ 12 (H2O)

    在正極： 3 O2+ 12 (e–) + 6 (H2O) → 12 (OH- )

    總反應(yīng)式：2 CH3OH + 3O2+ 4(OH-)= 2 (CO32-)+ 6 H2O

    酸性條件

    在負(fù)極：2 (CH3OH) - 12 (e–) + 2 H2O → 12 H+ + 2 CO2

    在正極：3 O2 + 12 (e-) + 12 H+ → 6 H2O

    總反應(yīng)式： 2 CH3OH + 3 O2 = 4 H2O + 2 CO2

    這種電池的期望工作溫度為120攝氏度以下,，比標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)子交換膜燃料電池的運(yùn)行操作溫度略高，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)換成二氧化碳和氫離子,，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)。

    二,、直接甲醇燃料電池的優(yōu)缺點(diǎn)

    優(yōu)點(diǎn)

    直接甲醇燃料電池具有能量轉(zhuǎn)化效率高,，可靠性強(qiáng)，質(zhì)能比高,，清潔,，易啟動(dòng)，無(wú)噪音,，低輻射,，隱蔽性強(qiáng)，模塊化結(jié)構(gòu),，靈活方便,，可水、電,、熱聯(lián)供等優(yōu)點(diǎn),。

    缺點(diǎn)

    缺點(diǎn)是當(dāng)甲醇低溫轉(zhuǎn)換為氫和二氧化碳時(shí)要比常規(guī)的質(zhì)子交換膜燃料電池需要更多的白金催化劑。不過(guò),，這種增加的成本可以方便地使用液體燃料,，無(wú)需進(jìn)行重整便能工作而相形見(jiàn)絀。直接甲醇燃料電池使用的技術(shù)仍處于其發(fā)展的早期,，但已成功地顯示出可以用作移動(dòng)電話和膝上型電腦的電源,，將來(lái)還具有為指定的終端用戶使用的潛力。

    三,、直接甲醇燃料電池影響性能的因素

    1,、陽(yáng)極催化甲醇的電催化劑,，一般來(lái)說(shuō)陽(yáng)極催化起始在0.4V左右，商業(yè)化使用的是PtRu/C催化劑,，約存在0.2~0.4V的過(guò)電位,，特別是在高電流情況下，過(guò)電位更高,。

    2,、陰極氧還原催化劑，使用的Pt/C催化劑,，起始電位約在0.9V左右,，存在0.3~0.6V過(guò)電位。催化活性還有很大程度的提高,。

    3,、膜是質(zhì)子交換膜，其質(zhì)子交換能力也會(huì)影響效率,，此外,，甲醇的透過(guò)性也會(huì)影響催化，(甲醇透過(guò)膜到陰極后,，會(huì)產(chǎn)生混合電勢(shì)影響效率),。

    四、直接甲醇燃料電池的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

    我國(guó)在直接甲醇燃料電池研究方面起步較晚,。中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所推出了應(yīng)用于小型風(fēng)扇、PDA,、玩具車(chē)以及手機(jī)用直接甲醇燃料電池實(shí)驗(yàn)演示原型,。該所還采用物理氣相沉積法在硅片表面沉積金屬?gòu)?fù)合層作為集流體，有效降低了MEMS微型燃料電池的內(nèi)阻,。清華大學(xué)微電子研究所對(duì)以多孔硅為基礎(chǔ)的MEMS微型燃料電池進(jìn)行了深入研究,。中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所對(duì)微型燃料電池的電池結(jié)構(gòu)、封裝,、系統(tǒng)集成等方面的研究也取得了較好的進(jìn)展,。

    五、直接甲醇燃料電池面臨的問(wèn)題

    直接甲醇燃料電池雖然最有可能補(bǔ)充和替代目前廣泛使用的蓄電池,，但是也存在著許多問(wèn)題：1)技術(shù)上,，催化劑的低活性和甲醇的滲透2個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題阻礙著微型直接甲醇燃料電池的發(fā)展和應(yīng)用，特別是低溫條件下的甲醇陽(yáng)極催化劑性能亟待提高;

    2)制造上,，直接甲醇燃料電池的發(fā)展趨勢(shì)是微型化,、集成化和高能化，但是,，由于目前燃料電池還未產(chǎn)業(yè)化,，各種電池零部件的加工有時(shí)還達(dá)不到設(shè)計(jì)精度的要求,，甚至無(wú)法規(guī)模加工。同時(shí),，電池的微型化,、集成化勢(shì)必引起比能量的下降，這與提高電池比功率密度相矛盾,。

    3)成本上,，直接甲醇燃料電池所需的催化劑、電解質(zhì)膜,、極板等材料價(jià)格昂貴,，制備和加工成本高。因此,，要使直接甲醇燃料電池商業(yè)化并具有競(jìng)爭(zhēng)力,，就必須把電池生產(chǎn)成本降低到目前使用的蓄電池價(jià)格上甚至更低。以上就是直接甲醇燃料電池的解析,，希望能給大家?guī)椭?/p>