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甲醇燃料動力電池的正負極反應式

鉅大LARGE  |  點擊量:2594次  |  2020年04月27日  

直接甲醇燃料動力電池屬于質子交換膜燃料動力電池(pEMFC)中之一類,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電。相較于質子交換膜燃料動力電池(pEMFC),直接甲醇燃料動力電池(DMFC)具備低溫快速啟動、燃料潔凈環保以及電池結構簡單等特性。這使得直接甲醇燃料動力電池(DMFC)可能成為未來便攜式電子產品應用的主流。


甲醇燃料動力電池原理


直接甲醇燃料動力電池是質子交換膜燃料動力電池的一種變種,它直接使用甲醇而勿需預先重整。甲醇在陽極轉換成二氧化碳,質子和電子,如同標準的質子交換膜燃料動力電池相同,質子透過質子交換膜在陰極與氧反應,電子通過外電路到達陰極,并做功。


直接甲醇燃料動力電池屬于質子交換膜燃料動力電池(pEMFC)中之一類,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電。相較于質子交換膜燃料動力電池(pEMFC),直接甲醇燃料動力電池(DMFC)具備低溫快速啟動、燃料潔凈環保以及電池結構簡單等特性。這使得直接甲醇燃料動力電池(DMFC)可能成為未來便攜式電子產品應用的主流。


在直接甲醇燃料動力電池的工作過程中,一定濃度的甲醇溶液從電池的陽極流場結構中通過,在液體的流動過程中,甲醇溶液經過陽極擴散層,至陽極催化層處被氧化。透過質子交換膜,作為反應產物的質子得以遷移到陰極一側,電子則通過外電路由陽極向陰極傳遞,并在此過程中對外做功。同時,在陽極MEA中電解質的用途下,CO2氣體以氣泡的形式在陽極流場內隨甲醇溶液排出。在電池的陰極一側,陰極集流板流場結構均勻分配后的空氣或氧氣擴散進入陰極催化層,被來自陽極的質子電化學還原,生成的水蒸氣或液態形式的水與反應尾氣一起離開電池的陰極流場。


這種電池的期望工作溫度為120℃以下,比標準的質子交換膜燃料動力電池略高,其效率大約是40%左右。


直接甲醇燃料動力電池是質子交換膜燃料動力電池的一種變種,它直接使用甲醇而勿需預先重整。甲醇在陽極轉換成二氧化碳和氫,如同標準的質子交換膜燃料動力電池相同,氫然后再與氧反應。


甲醇燃料動力電池優缺點


優勢


1、體積小巧


2、燃料使用便利


3、潔凈環保


4、理論能量比高


缺陷


1、能量轉化率低


2、性能衰減快


3、成本高


甲醇燃料動力電池的正負極反應式


堿性條件


總反應式:2CH4O+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O


正極:3O2+12e–+6H20→12OH–


負極:2CH4O-12e–+16OH~→2CO32-+12H2O


酸性條件


總反應同上:2CH4O+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O


正極:3O2+12e–+12H+→6H2O


負極:2CH4O-12e–+2H2O→12H++2CO2


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