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2018年02月04日 | 甲醇燃料电池的正负极反应式
2018-02-04 来源：互联网
直接甲醇燃料电池属于质子交换膜燃料电池（PEMFC）中之一类，直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇为燃料供给来源，而不需通过甲醇、汽油及天然气的重整制氢以供发电。相较于质子交换膜燃料电池（PEMFC） ，直接甲醇燃料电池 （DMFC） 具备低温快速启动、燃料洁净环保以及电池结构简单等特性。这使得直接甲醇燃料电池 （DMFC）可能成为未来便携式电子产品应用的主流。
甲醇燃料电池原理
直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变种，它直接使用甲醇而勿需预先重整。甲醇在阳极转换成二氧化碳，质子和电子，如同标准的质子交换膜燃料电池一样，质子透过质子交换膜在阴极与氧反应，电子通过外电路到达阴极，并做功。
直接甲醇燃料电池属于质子交换膜燃料电池（PEMFC）中之一类，直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇为燃料供给来源，而不需通过甲醇、汽油及天然气的重整制氢以供发电。相较于质子交换膜燃料电池（PEMFC） ，直接甲醇燃料电池 （DMFC） 具备低温快速启动、燃料洁净环保以及电池结构简单等特性。这使得直接甲醇燃料电池 （DMFC）可能成为未来便携式电子产品应用的主流。
在直接甲醇燃料电池的工作过程中，一定浓度的甲醇溶液从电池的阳极流场结构中通过，在液体的流动过程中，甲醇溶液经过阳极扩散层，至阳极催化层处被氧化。透过质子交换膜，作为反应产物的质子得以迁移到阴极一侧，电子则通过外电路由阳极向阴极传递，并在此过程中对外做功。同时，在阳极 MEA 中电解质的作用下，CO2气体以气泡的形式在阳极流场内随甲醇溶液排出。在电池的阴极一侧，阴极集流板流场结构均匀分配后的空气或氧气扩散进入阴极催化层，被来自阳极的质子电化学还原，生成的水蒸气或液态形式的水与反应尾气一起离开电池的阴极流场。
这种电池的期望工作温度为120℃以下，比标准的质子交换膜燃料电池略高，其效率大约是40%左右。
直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变种，它直接使用甲醇而勿需预先重整。甲醇在阳极转换成二氧化碳和氢，如同标准的质子交换膜燃料电池一样，氢然后再与氧反应。
甲醇燃料电池优缺点
优势
1、体积小巧
2、燃料使用便利
3、洁净环保
4、理论能量比高
缺陷
1、能量转化率低
2、性能衰减快
3、成本高
甲醇燃料电池的正负极反应式
碱性条件
总反应式：2CH4O + 3O2 + 4OH-= 2CO32- + 6H2O
正极：3O2 + 12e– + 6H20 → 12OH–
负极：2CH4O - 12e– + 16OH~ → 2CO32- + 12H2O
酸性条件
总反应同上：2CH4O + 3O2 + 4OH-= 2CO32- + 6H2O
正极：3O2 + 12e– + 12H+ → 6H2O
负极：2CH4O - 12e– + 2H2O → 12H+ + 2CO2
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