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甲醇燃料电池的正负极反应式

甲醇燃料电池的正负极反应式

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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