直接甲醇燃料电池.doc

直接甲醇燃料电池研究进展 摘要: 介绍了直接甲醇燃料电池的工作原理、研究现状及最新进展, 认为直接甲醇燃料电池是目前较理想的燃料电池, 有广阔的发展前景。直接甲醇燃料电池(DMFC) 具有燃料易运输与存储、重量轻、体积小、结构简单、能量效率高等优点,以固体聚合物作为电解质的直接甲醇燃料电池是理想的车用动力电源,具有广阔的发展前景。 关键词:直接甲醇燃料电池;甲醇;渗透;膜;电催化剂 Performance study on direct methanol fuel cell Abstract: Working principle, current research situation and latest progress of direct methanol fuel cell are introduced .Fuel cell of this kind is regarded as a perfect one so far, with bright prospects to be expected. Direct methanol fuel cells (DMFC) had several advantages including ease transportation and storage of the fuel, reduced system weight, size and complexity, high energy efficiency. Polymer electrolyte membrane direct methanol fuel cells (PEMDMFC) were ideal power source for vehicles with bright prospects to be expected. . Key words: DMFC; methanol; crossover; membrane; electrocatalyst 0引言 由于汽车尾气污染越来越严重, 从而引起世界各国的关注。汽车尾气污染的根源在于汽车发动机使用的汽油。甲醇是一种易燃液体, 燃烧性良好, 辛烷值高,抗爆性能好。甲醇又是一种洁净燃料, 燃烧时无烟,燃烧速率快, 排气污染少。不管燃烧汽油还是燃烧甲醇作汽车的动力都需要使用内燃机, 因此其噪音污染及燃料燃烧不完全引起的排放物污染是不可避免的。使用电动汽车是解决汽车尾气污染的根本办法, 同时还可以减少内燃机造成的噪音污染。燃料电池有内燃机使用燃料重量轻, 补充燃料方便等优点, 无需充电, 它的最大优点在于可把燃料的化学能直接转变成电能, 其效率不受卡诺循环限制。直接甲醇燃料电池( Direct Methanol Fuel Cell,简称为DMFC) 无需将甲醇转变成氢源, 利用甲醇直接在电极上反应转变成电能。直接甲醇燃料电池使用液体燃料甲醇, 使体积变小, 是最有希望成为电动汽车电源的化学电源。 1直接甲醇颜料电池的基本定义 燃料电池( Fuel Cell, 简称FC) 是一种将化学能转化为电能的电化学发电装置。由于它不受卡诺循环限制, 不排放或极少排放污染物, 所以是一种高效、清洁的新型能源。燃料电池按电解质的不同可分为碱性氢氧燃料电池( AFC) 、质子交换膜型燃料电池( PEMFC) 、磷酸型燃料电池( PAFC) 、熔融碳酸盐型燃料电池( MCFC) 及高温固体氧化物燃料电池( SOFC) 等。这些燃料电池通常需要纯氢、天然气、净化煤气或重整气等气体燃料, 因此一般需要复杂的燃料重整或精制等附属设备, 而且气体燃料的供应与储存也存在不安全因素。 直接甲醇燃料电池( Direct Methanol Fuel Cell, DMFC) , 顾名思义, 可直接用甲醇作原料, 无须中间重整或转化装置, 因此具有体积小, 重量轻, 系统结构简单, 燃料来源丰富, 价格低廉, 储存携带方便等优点, 是目前各国政府优先发展的高新技术之一。 直接甲醇燃料电池( DMFC) 由两个电极及夹在其中间的质子导电膜构成[ 。电极通常为多孔电极,由背层、扩散层和催化剂层3 部分组成, 主要材料是碳支撑的贵金属。DMFC 中的电解质采用特殊离子交换膜, 是一种选择性质子导体, 它既能保持离子电荷平衡, 又能防止甲醇及其他物质渗漏到另一电极区域。将甲醇和水混合物送至DMFC 的多孔阳极区域, 甲醇直接电催化氧化生成二氧化碳, 并释放出质子和电子: CH3OH+ H2O→CO2↑+ 6H+ + 6e- ( 1) 在阴极上氧气被还原生成水: 3/ 2O2+ 6e- + 6H+ →3H2O ( 2) 电池的总反应是: