燃料電池的正負(fù)極解析

時(shí)間：2020-04-05 09:14:47

關(guān)鍵字： pemfc 甲醇 dmfc

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[導(dǎo)讀]什么是甲醇燃料電池?它有什么作用?本文主要講了甲醇燃料電池的有關(guān)內(nèi)容包括：甲醇燃料電池原理、甲醇燃料電池優(yōu)缺點(diǎn)以及甲醇燃料電池的正負(fù)極反應(yīng)式，下面就隨小編來(lái)看看吧。

什么是甲醇燃料電池?它有什么作用?本文主要講了甲醇燃料電池的有關(guān)內(nèi)容包括：甲醇燃料電池原理、甲醇燃料電池優(yōu)缺點(diǎn)以及甲醇燃料電池的正負(fù)極反應(yīng)式，下面就隨小編來(lái)看看吧。

直接甲醇燃料電池屬于質(zhì)子交換膜燃料電池(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(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。

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(guò)質(zhì)子交換膜在陰極與氧反應(yīng)，電子通過(guò)外電路到達(dá)陰極，并做功。

在直接甲醇燃料電池的工作過(guò)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(guò)，在液體的流動(dòng)過(guò)程中，甲醇溶液經(jīng)過(guò)陽(yáng)極擴(kuò)散層，至陽(yáng)極催化層處被氧化。透過(guò)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(guò)外電路由陽(yáng)極向陰極傳遞，并在此過(guò)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)。

甲醇燃料電池優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)勢(shì)

1、體積小巧

2、燃料使用便利

3、潔凈環(huán)保

4、理論能量比高

缺陷

1、能量轉(zhuǎn)化率低

2、性能衰減快

3、成本高

甲醇燃料電池的正負(fù)極反應(yīng)式

堿性條件