以甲醇为燃料的电池_直接甲醇燃料电池优缺点

直接甲醇燃料电池(DMFC)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的一种，直接以甲醇水溶液或蒸汽甲醇为燃料供给源，不需要甲醇、汽油和天然气重整制氢发电。与质子交换膜燃料电池(PEMFC)相比，直接甲醇燃料电池(DMFC)具有低温启动快、燃料清洁、电池结构简单等特点。这使得直接甲醇燃料电池(DMFC)有可能成为未来便携式电子产品的主流。

直接甲醇燃料电池的工作原理直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变体，直接使用甲醇，不需要事先进行重整。甲醇在阳极转化为二氧化碳、质子(氢核或氢离子)和电子。就像标准的质子交换膜燃料电池一样，质子通过质子交换膜迁移，在阴极与氧气反应，而电子则通过外电路的负载到达阳极并做功。

碱性条件

在负极：2ch3o 16(OH-)-12(E-)2(CO32-)12(H2O)。

在正极：3 O2 12 (e-) 6 (H2O) 12 (OH-)

总反应式为2 CH3OH 3O2 4(OH-)=2 (CO32-) 6 H2O。

酸性条件

在负极：2 (CH3OH)-12 (e-) 2 H2O 12 H 2 CO2。

在正极：3 O2 12 (e-) 12 H 6 H2O。

总的反应式是2 CH3OH 3 O2=4 H2O 2 CO2。

这种电池的预期工作温度低于120摄氏度，略高于标准质子交换膜燃料电池，效率约为40%。

直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变体，直接使用甲醇，无需预先重整。甲醇在阳极转化为二氧化碳和氢离子，就像标准的质子交换膜燃料电池一样，然后氢气与氧气发生反应。

直接甲醇燃料电池的优缺点

直接甲醇燃料电池具有能量转换效率高、可靠性强、质能比高、清洁、易启动、无噪音、低辐射、隐蔽性强、模块化结构、灵活方便、水电热联供等优点。

劣势

缺点是甲醇在低温下转化为氢气和二氧化碳时，比常规质子交换膜燃料电池需要更多的铂催化剂。然而，这种增加的成本与使用液体燃料和无需重整就能工作的便利性相比就相形见绌了。直接甲醇燃料电池技术仍处于早期发展阶段，但它已经成功地表明它可以用作移动电话和笔记本电脑的电源，并且它有潜力在未来被指定的最终用户使用。

影响直接甲醇燃料电池性能的因素1、甲醇阳极催化用电催化剂，一般来说阳极催化从0.4V左右开始，商用PtRu/C催化剂，过电位在0.2~0.4V左右，特别是大电流时。

2、阴极氧还原催化剂，采用Pt/C催化剂，初始电位约为0.9V，有0.3~0.6V的过电位，催化活性有了很大的提高。

3、膜是质子交换膜，其质子交换容量也会影响效率。此外，甲醇的渗透性也会影响催化(甲醇透过膜到阴极后会产生混合电位影响效率)。

我国直接甲醇燃料电池的研究起步较晚。中国科学院大连化学物理研究所推出了直接甲醇燃料电池的原型，用于小型风扇、PDA、玩具车和手机。该所还采用物理气相沉积法在硅片表面沉积金属复合层作为集流体，有效降低了MEMS微型燃料电池的内阻。清华大学微电子研究所对基于多孔硅的MEMS微型燃料电池进行了深入研究。中科院上海微系统与信息技术研究所在微型燃料电池的电池结构、封装、系统集成等方面的研究也取得了良好进展。

直接甲醇燃料电池面临的问题虽然直接甲醇燃料电池最有可能补充和替代目前广泛使用的电池，但也存在许多问题：

1)在技术上，催化剂活性低和甲醇渗透这两个关键技术问题阻碍了微型直接甲醇燃料电池的发展和应用，尤其是甲醇阳极催化剂的低温性能亟待提高；

2)在制造方面，直接甲醇燃料电池的发展趋势是小型化、集成化和高能化。但由于燃料电池目前还没有产业化，各种电池组件的加工有时达不到设计精度的要求，甚至无法大规模加工。同时，电池的小型化和集成化必然导致比能量的下降，这与提高电池的比功率密度是矛盾的。

3)成本方面，直接甲醇燃料电池所需的催化剂、电解质膜、电极板等材料价格昂贵，制备加工成本高。因此，为了使直接甲醇燃料电池商业化并具有竞争力，必须将电池生产成本降低到目前的电池价格甚至更低。