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,，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內(nèi)研究現(xiàn)狀,，直接甲醇燃料電池面臨的問題。

    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源,，而不需通過甲醇,、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,、燃料潔凈環(huán)保以及電池結(jié)構(gòu)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(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,。甲醇在陽極轉(zhuǎn)換成二氧化碳,，質(zhì)子(氫核或氫離子)和電子，如同標準的質(zhì)子交換膜燃料電池一樣,，質(zhì)子透過質(zhì)子交換膜遷移往并在陰極與氧反應(yīng),，而電子則通過外電路的負載到達陽極，并做功,。

    堿性條件

    在負極： 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,，比標準的質(zhì)子交換膜燃料電池的運行操作溫度略高,，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,。甲醇在陽極轉(zhuǎn)換成二氧化碳和氫離子，如同標準的質(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

    優(yōu)點

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

    缺點

    缺點是當甲醇低溫轉(zhuǎn)換為氫和二氧化碳時要比常規(guī)的質(zhì)子交換膜燃料電池需要更多的白金催化劑。不過,，這種增加的成本可以方便地使用液體燃料,，無需進行重整便能工作而相形見絀。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電話和膝上型電腦的電源,，將來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,、陽極催化甲醇的電催化劑，一般來說陽極催化起始在0.4V左右,，商業(yè)化使用的是PtRu/C催化劑,，約存在0.2~0.4V的過電位，特別是在高電流情況下,，過電位更高,。

    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)子交換能力也會影響效率,，此外,，甲醇的透過性也會影響催化，(甲醇透過膜到陰極后,，會產(chǎn)生混合電勢影響效率),。

    四、直接甲醇燃料電池的國內(nèi)研究現(xiàn)狀

    我國在直接甲醇燃料電池研究方面起步較晚,。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所推出了應(yīng)用于小型風扇,、PDA、玩具車以及手機用直接甲醇燃料電池實驗演示原型,。該所還采用物理氣相沉積法在硅片表面沉積金屬復(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)微電子研究所對以多孔硅為基礎(chǔ)的MEMS微型燃料電池進行了深入研究,。中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所對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展,。

    五,、直接甲醇燃料電池面臨的問題

    直接甲醇燃料電池雖然最有可能補充和替代目前廣泛使用的蓄電池，但是也存在著許多問題：1)技術(shù)上,，催化劑的低活性和甲醇的滲透2個關(guān)鍵技術(shù)問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還達不到設(shè)計精度的要求,，甚至無法規(guī)模加工。同時,，電池的微型化,、集成化勢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)化并具有競爭力,，就必須把電池生產(chǎn)成本降低到目前使用的蓄電池價格上甚至更低,。以上就是直接甲醇燃料電池的解析，希望能給大家?guī)椭?/p>