直接甲醇燃料电池技术分析与展望

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甲醇燃料电池:技术、应用与发展前景

甲醇燃料电池:技术、应用与发展前景

甲醇燃料电池:技术、应⽤与发展前景⼀、引⾔随着全球能源危机和环境问题的⽇益严重,燃料电池作为⼀种⾼效、环保的能源转换技术,受到了⼴泛关注。

其中,甲醇燃料电池因其独特的优势,如燃料来源⼴泛、储运⽅便、能量密度⾼等,成为了⼀种具有⼴阔应⽤前景的新型能源。

本⽂将从甲醇燃料电池的原理、技术、应⽤和发展前景等⽅⾯进⾏深⼊探讨。

⼆、甲醇燃料电池的基本原理甲醇燃料电池是⼀种通过甲醇与氧⽓的化学反应产⽣电能的装置。

其基本原理是将甲醇在阳极(正极)处进⾏氧化反应,⽣成⼆氧化碳、质⼦和电⼦。

质⼦通过电解质膜传递到阴极(负极),⽽电⼦则通过外部电路传递到阴极,产⽣电流。

在阴极处,氧⽓与质⼦和电⼦发⽣还原反应,⽣成⽔。

整个反应过程中,甲醇的化学能被转化为电能和热能。

三、甲醇燃料电池的关键技术1.电解质膜:电解质膜是甲醇燃料电池的核⼼部件,其性能直接影响到燃料电池的性能。

⽬前,常⽤的电解质膜有质⼦交换膜(PEM)和碱性电解质膜。

PEM具有较⾼的质⼦传导性能和稳定性,但成本较⾼;⽽碱性电解质膜则具有较低的成本和较好的耐甲醇性能。

2.催化剂:催化剂是甲醇燃料电池中的关键材料,⽤于加速阳极和阴极的化学反应。

⽬前,常⽤的催化剂为铂基催化剂,但铂资源有限且成本⾼昂。

因此,开发⾼效、低成本的新型催化剂是甲醇燃料电池领域的研究热点。

3.电池结构:电池结构的设计对于提⾼甲醇燃料电池的性能具有重要作⽤。

合理的电池结构可以提⾼电极与电解质的接触⾯积,降低传质阻⼒,从⽽提⾼燃料电池的功率密度和效率。

四、甲醇燃料电池的应⽤领域1.移动电源:甲醇燃料电池具有⾼能量密度和快速加注的特点,⾮常适合作为移动电源应⽤于电动汽⻋、⽆⼈机等领域。

与传统锂离⼦电池相⽐,甲醇燃料电池具有更⻓的续航⾥程和更快的充电速度。

2.分布式能源:甲醇燃料电池可以作为分布式能源系统的重要组成部分,为家庭、医院、学校等提供清洁、可靠的电⼒和热能。

在可再⽣能源发电不稳定的情况下,甲醇燃料电池可以作为备⽤电源,保证电⼒供应的稳定性。

中国甲醇燃料电池行业市场策略

中国甲醇燃料电池行业市场策略

中国甲醇燃料电池行业市场策略引言甲醇燃料电池作为一种清洁能源技术,具有高效、环保的特点。

在未来能源转型的趋势下,甲醇燃料电池市场具有广阔的前景和巨大的发展潜力。

本文将探讨甲醇燃料电池市场的现状和发展趋势,并提出相应的市场策略。

1. 甲醇燃料电池市场现状甲醇燃料电池作为一种新兴的能源技术,目前市场规模相对较小。

主要应用领域包括汽车、船舶、电力等领域。

然而,由于甲醇燃料电池具有能量密度高、运行稳定等优点,其在车载和移动电源领域的应用前景广阔。

目前,甲醇燃料电池技术还存在一些挑战,如成本高、储存与供应链问题等。

但随着技术的不断进步和市场的不断成熟,这些问题将逐步得到解决。

2. 甲醇燃料电池市场发展趋势随着全球对环境保护和可持续发展的关注度提高,甲醇燃料电池市场具有良好的发展前景。

以下是甲醇燃料电池市场的几个发展趋势:2.1 技术进步与成本降低随着技术的不断创新和进步,甲醇燃料电池的性能和稳定性得到提升,同时成本也在逐渐降低。

这将促使甲醇燃料电池在各个领域的应用加速推进。

2.2 政策支持与环境要求各国政府对清洁能源的支持力度不断增强,通过制定相关政策,鼓励甲醇燃料电池的推广和应用。

同时,世界各地对环境保护的要求也提高,甲醇燃料电池作为一种低碳能源技术,具有巨大的市场需求。

2.3 产业链完善与市场竞争加剧随着甲醇燃料电池产业链的逐步完善,市场竞争也将进一步加剧。

各个环节的企业需要在技术、产品质量、售后服务等方面不断提升,以在市场竞争中占据优势地位。

3. 中国甲醇燃料电池行业市场策略针对甲醇燃料电池市场的现状和发展趋势,制定以下市场策略:3.1 技术研发与创新加大对甲醇燃料电池技术的研发投入,不断提升甲醇燃料电池的性能和稳定性。

同时注重技术创新,寻找降低成本的途径,提高市场竞争力。

3.2 完善供应链与市场布局建立完善的甲醇燃料电池供应链体系,确保原材料供应充足并保持稳定。

同时,加强国内外市场的开拓与布局,寻找更多合作伙伴,扩大市场份额。

2024年直接甲醇型燃料电池市场前景分析

2024年直接甲醇型燃料电池市场前景分析

直接甲醇型燃料电池市场前景分析引言直接甲醇型燃料电池(DMFC)是一种基于甲醇的可再生能源技术,具有高效率、低排放、快速启动和灵活性等优点。

目前,DMFC技术在移动电源、便携式电子设备和无人机等应用领域得到广泛关注。

本文将对直接甲醇型燃料电池市场前景进行分析。

市场规模和增长趋势据市场调研机构的数据显示,直接甲醇型燃料电池市场在过去几年里以平均年增长率超过20%的速度增长。

预计到2025年,直接甲醇型燃料电池市场规模将达到XX亿美元。

这主要归因于对清洁能源替代品的需求不断增加以及DMFC技术的持续改进。

应用领域移动电源随着移动设备的普及,对高容量、长续航时间的移动电源需求不断增加。

直接甲醇型燃料电池具有高能量密度和快速充电的特点,成为理想的移动电源解决方案。

预计在未来几年里,移动电源领域将成为直接甲醇型燃料电池的主要应用领域之一。

便携式电子设备直接甲醇型燃料电池在便携式电子设备领域具有广阔的市场前景。

相比于传统的锂电池,DMFC可以提供更长的使用时间和更快的充电速度,为用户提供更好的使用体验。

同时,直接甲醇型燃料电池还可以减少电子设备对电源插座的依赖,提高用户的便携性。

无人机无人机是近年来快速发展的领域之一,对高性能电池解决方案的需求也越来越大。

直接甲醇型燃料电池具有高能量密度和快速响应时间的特点,可以为无人机提供更长的续航时间和更高的飞行效率。

预计未来几年里,无人机领域将成为直接甲醇型燃料电池的潜在应用领域。

市场驱动因素环境友好性直接甲醇型燃料电池是一种清洁能源技术,其排放物主要为二氧化碳和水。

相比传统的燃烧发电技术,DMFC技术减少了对环境的污染,符合现代社会对可持续发展和环境保护的需求。

能源安全直接甲醇型燃料电池利用甲醇作为燃料,甲醇可通过多种途径进行生产。

相比于传统的石油能源,甲醇作为可再生能源更加可持续和安全。

因此,DMFC技术得到了政府和能源行业的大力支持和关注。

市场挑战成本与效率之间的权衡当前,直接甲醇型燃料电池的生产成本较高,成本效益相对较低。

2024年甲醇燃料电池市场发展现状

2024年甲醇燃料电池市场发展现状

2024年甲醇燃料电池市场发展现状甲醇燃料电池是一种以甲醇为燃料,在电化学反应中将其转化为电能的新型能源技术。

随着能源需求的增长和环境污染问题的日益严重,甲醇燃料电池作为一种高效、清洁的能源转化技术,在能源领域受到了广泛关注。

本文将介绍2024年甲醇燃料电池市场发展现状。

1. 甲醇燃料电池的基本原理甲醇燃料电池利用甲醇在阳极催化剂的作用下进行氧化反应产生电子,通过外部电路驱动负载,同时在阴极与氧气进行还原反应生成水。

其基本反应方程式如下:阳极反应:CH3OH + H2O -> CO2 + 6H+ + 6e^-阴极反应:3/2O2 + 6H+ + 6e^- -> 3H2O净反应:CH3OH + 3/2O2 -> CO2 + 2H2O2. 甲醇燃料电池的市场应用甲醇燃料电池作为一种高效、环保、可再生的能源技术,具有广泛的市场应用前景。

目前,甲醇燃料电池主要应用于以下领域:2.1 便携式电力甲醇燃料电池可以作为一种便携式电力来源,在户外野营、移动办公等场合提供电能支持。

其高能量密度和长时间供电特性,使其成为便携式设备的理想选择。

2.2 交通运输甲醇燃料电池在交通运输领域应用广泛。

它可以作为燃料源供应电动汽车,实现汽车的零排放运行。

同时,甲醇燃料电池具有快速加注、长续航里程等优点,有望成为未来交通运输领域的主流能源技术。

2.3 工业能源甲醇燃料电池在工业能源领域具有广阔的应用前景。

它可以作为一种清洁、高效的能源来源,为工业生产提供电力支持。

与传统燃烧方式相比,甲醇燃料电池能够减少大量的二氧化碳和有害气体的排放,有利于环境保护和可持续发展。

3. 2024年甲醇燃料电池市场发展现状目前,甲醇燃料电池市场正在快速发展。

随着技术的不断突破和成本的不断降低,甲醇燃料电池的商业化应用逐渐展开。

以下是2024年甲醇燃料电池市场发展现状的主要特点:3.1 技术创新在甲醇燃料电池技术领域,不断有新的科研成果和技术创新涌现。

直接甲醇燃料电池项目可行性研究报告

直接甲醇燃料电池项目可行性研究报告

直接甲醇燃料电池项目可行性研究报告一、背景介绍目前,全球对清洁能源的需求越来越迫切,传统燃料电池燃料贵、储运困难等问题限制了其发展。

而直接甲醇燃料电池由于具有高比能量、无毒、易储运等特点,被认为是一种理想的清洁能源解决方案。

二、技术分析1.原理与特点:直接甲醇燃料电池通过将甲醇溶液与氧化剂在阳极和阴极两侧电极上进行氧化还原反应,产生电能。

其具有高能量密度、低工作温度、快速启动等特点。

2.成熟程度:直接甲醇燃料电池技术已经相对成熟,已经有部分商业化项目投入使用,如用于远程通信设备等领域。

三、市场分析1.市场需求:随着全球环境保护意识的提高,对清洁能源的需求不断增加。

直接甲醇燃料电池作为一种新型清洁能源解决方案,具有广阔的市场前景。

2.市场规模:根据市场研究机构的数据,直接甲醇燃料电池市场规模预计将在未来五年内保持15%以上的年均增长率。

四、项目可行性分析1.技术可行性:直接甲醇燃料电池技术已经在实际应用中取得成功,具备成熟的技术基础和市场验证。

可以通过技术改进提高效率和稳定性。

2.经济可行性:直接甲醇燃料电池具有较高的能量密度和稳定性,使其在商业化应用中具备一定竞争力。

根据经济模型预测,项目在未来五年内可以实现盈利。

3.市场可行性:市场对清洁能源的需求呈现增长态势,直接甲醇燃料电池具备广阔的市场前景。

五、风险分析1.技术风险:直接甲醇燃料电池技术还存在一定的不稳定性,需要加强研发和改进。

2.市场风险:市场竞争激烈,需要确保产品的稳定性和性价比。

3.政策风险:相关政策法规的制定和调整可能影响直接甲醇燃料电池项目的发展。

六、建议1.加强研发:进一步提高直接甲醇燃料电池的效率和稳定性,降低成本。

2.拓展应用领域:将直接甲醇燃料电池技术应用于电动汽车等更多领域,拓展市场空间。

3.加强市场推广:通过合作伙伴关系和与项目相关的宣传活动,提高项目的知名度,并与各方建立合作关系。

综上所述,直接甲醇燃料电池项目具备较高的可行性。

2024年直接甲醇燃料电池市场分析报告

2024年直接甲醇燃料电池市场分析报告

2024年直接甲醇燃料电池市场分析报告1. 引言直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)是一种利用甲醇作为燃料进行发电的电池技术。

随着可再生能源的发展和环境保护意识的增强,直接甲醇燃料电池在能源领域具有广阔的应用前景。

本文将对直接甲醇燃料电池市场进行分析,并提出相应建议。

2. 直接甲醇燃料电池市场概述2.1 市场规模根据市场研究机构的数据,直接甲醇燃料电池市场在过去几年呈现出快速增长的趋势。

预计到2025年,全球直接甲醇燃料电池市场规模将达到XX亿美元。

2.2 市场驱动因素直接甲醇燃料电池具有以下几个市场驱动因素:•环境友好:与传统燃料电池相比,直接甲醇燃料电池排放的污染物更少,对环境影响更小。

•高能量密度:直接甲醇燃料电池能够提供较高的能量密度,使其在移动设备和电动车等领域具有广泛应用的潜力。

•灵活性:直接甲醇燃料电池可以根据需求进行调整,适应不同领域的需求。

3. 直接甲醇燃料电池市场分析3.1 市场细分根据应用领域的不同,直接甲醇燃料电池市场可以细分为以下几个部分:•便携式设备:直接甲醇燃料电池可以应用于便携式设备,如手机充电器、笔记本电脑等,满足移动设备的能量需求。

•交通工具:直接甲醇燃料电池在电动车领域具有潜在市场,可以替代传统电池提供动力。

•家庭供电系统:直接甲醇燃料电池可以作为家庭的备用电源,应对突发停电等情况。

3.2 市场竞争格局目前,直接甲醇燃料电池市场存在着多家厂商,其中包括国际知名公司和一些初创企业。

这些厂商通过技术创新和市场竞争力的提升,争夺市场份额。

然而,由于技术门槛和成本等因素的限制,市场竞争仍然相对激烈。

3.3 市场前景分析直接甲醇燃料电池市场前景广阔,但目前仍面临一些挑战。

其中包括技术改进、成本降低和供应链优化等方面的问题。

预计随着科技的不断进步和投资的增加,这些问题将逐渐得到解决,市场前景将更加乐观。

4. 建议与展望针对直接甲醇燃料电池市场存在的问题,我们提出以下建议:1.加强技术创新与研发投入,提高直接甲醇燃料电池的效率和性能。

2023年直接甲醇燃料电池行业市场研究报告

2023年直接甲醇燃料电池行业市场研究报告直接甲醇燃料电池(DMFC)是一种利用甲醇直接反应产生电能的燃料电池技术。

它具有高能量密度、低操作温度、简化系统结构和可移动性等优点,被广泛应用于移动设备、无人机、插电式电动汽车等领域。

目前,全球DMFC市场规模不断扩大。

随着对可再生能源和绿色环保技术的需求增加,DMFC作为一种清洁能源技术受到越来越多的关注。

根据调研报告显示,全球DMFC市场的年复合增长率预计将达到20%以上。

DMFC市场的增长主要受到以下几个因素的影响:1. 政府支持:各国政府对清洁能源技术的支持力度不断增加,通过减少政府补贴和税收优惠等措施鼓励企业开展DMFC技术的研发和应用。

2. 科技创新:科技创新是推动DMFC市场增长的关键因素。

随着科技的不断进步,DMFC的性能和稳定性得到了显著提高,这推动了DMFC技术的商业化进程。

3. 市场需求:移动设备、无人机和插电式电动汽车等市场对清洁能源的需求不断增加,这促进了DMFC市场的快速发展。

4. 环保意识:人们对环境保护的意识不断增强,对绿色能源技术的需求也越来越高。

作为一种清洁能源技术,DMFC在减少二氧化碳排放和保护环境方面具有独特的优势,因此得到了市场的青睐。

然而,DMFC市场仍然面临一些挑战。

首先,DMFC的成本较高,限制了其在大规模商业化中的应用。

其次,DMFC的能量密度相对较低,需要长时间充电才能获得足够的电能,这在一些特定应用领域存在局限性。

此外,DMFC仍然需要进一步提高稳定性和寿命,才能满足商业化应用的需求。

为了促进DMFC市场的发展,企业可以采取以下几个策略:1. 技术创新:加大对DMFC技术的研发投入,不断提高其性能和稳定性,降低成本,提高能量密度,以提高DMFC在市场上的竞争力。

2. 拓展应用领域:除了移动设备和汽车等常见领域,还可以探索DMFC在农村地区、户外应急电源等领域的应用,以拓宽市场空间。

3. 加强合作与共享:与其他企业、研究机构和政府合作,共享资源和技术,推动DMFC技术的快速发展和应用。

直接甲醇燃料电池的研究现状及技术进展

[(] [&’] [4&] 也采用还原 他们正在进行深入研究。蒋淇忠等
法制备了 4;F )* 1 $ 甲醇电氧化催化剂。这种催化 剂在温度较低时的活性不如进口催化剂,但在温 度较高 (大于 3; C ) 时,其活性基本上与进口催化 剂相同。 尽管铂基催化剂的活性较高,但它带来的问 题是使得 !"#$ 的商业化成本升高。因此,寻找新 型催化剂、提高电极催化剂的活性,仍是当前的研 究重点。目前,国外有研究者探索用过渡金属陶瓷 氧化物 9G=0%B . ! 和 H6$%B 代替铂用作 !"#$ 电极
本和系统效率等方面的要求,则有望用于燃料电 池电动汽车。因此,须开发活性更高的催化剂和能 够耐高温、防止甲醇渗透的电解质膜,以及流场板 材料等。
2期
王凤娥
直接甲醇燃料电池的研究现状及技术进展
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! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 中甲醇的电催化氧化活性较铂电极的要高,目前 ! " # 电催化剂 制约 !"#$ 发展的一个重要因素是常温下甲 醇的电催化氧化活性太低。通常催化活性极高的 铂对甲醇的氧化催化活性并不高,其主要原因是 铂催化氧化甲醇时其中间产物 $% 会使铂中毒,降 低其催化活性 化剂
[44] 催化剂 。大连化学物理研究所利用多壁碳纳米
。担载在碳纤维纸或其它石墨碳
载体上的贵金属合金是甲醇电氧化活性最高的催 ,目前广泛采用的甲醇电极催化剂主要是 碳载 )*+,- 合金。但是其它铂基催化剂也在不断地 研制开发中。 中国科学院长春应用化学研究所发现用电化 学阴极还原 . 阳极氧化两步法制得的 )*+/0% ! 1 /0 电极对甲醇的电催化氧化有很高的活性和良好的 稳定性

直接甲醇燃料电池及其前景

直接甲醇燃料电池及其前景夏华丹(武汉商业服务学院机电工程系,湖北武汉430056)应用科技【}裔剜直接甲醇燃料电池∞M FC)因其体积小、能量密度大等优点已成为最具发展前景的燃料电池之一。

本文以介绍燃料电池的历史,燃料电池的种类,和直接甲醇燃料电池的工作原理为主。

主要论述了直接甲醇燃料电池的优势及其发展前景。

而因直接甲醇燃料的优势,使其更多的使用于便携式设备中。

[关键词】燃料电池;直接甲醇燃料电池;原理;应用燃料电池是一种将燃料与氧化剂的化学能通过电化学反应直接转变为电能的发电装置。

燃料电池有许多优点,由于它不受卡诺循环的限制,与传统的能量转换系统相比能量转换效率高。

它一般用氢作燃料,氧气为氧化剂,而产物为水,因而对环境的污染很小。

由于不同类型的燃料电池在不同场合的应用,使燃料电池有着广泛的用途。

1燃料电池的历史燃料电池的历史可以追溯到第19世纪英国法官和科学家W i l l i amR ober t G r ove爵士的工作。

1839年,G r ove所进行的电解作用实验——镘用电将水分解成氢和氧——是人们后来称之为燃料电池的第~个装置。

剑桥大学的工程师Fr anci sThom as B a con博士完成了燃料电池历史的主要一章。

1932年,B a con博士发明了B a c on电池,它也就是第一个碱性燃料电池(al ka l i nef ue l ce l l,A F C)。

20世纪初期,飞机制造商Prat t&W hi t ney获得Bacon的碱性燃料电池专利执照。

之后,这种碱性电池便用于大多数飞行任务。

它能产生可饮用水作为副产品是使用燃料电池作为能源的另一好处。

在整个20世纪的70、80年代,人们大量研.究T T-发所需的材料,探索最佳的燃料源,同时迅速5辱{氐燃料电池技术的成本。

直到20世纪90年代,一种廉价的,清洁的,可再生的能源最终成为事实。

目前,许多公共设施都用了燃料电池,很多汽车公司也已经设计出燃料电池汽车。

2024年直接甲醇燃料电池市场规模分析

2024年直接甲醇燃料电池市场规模分析直接甲醇燃料电池(DMFC)是一种基于低温燃料电池技术的电力发生设备。

它以直接将甲醇燃料转化为电能的方式工作,相较于传统内燃机,DMFC具备高效、清洁、可再生等优势。

本文将对直接甲醇燃料电池市场规模进行分析。

1. 市场概述随着对可再生能源需求的日益增长,以及环境污染问题的加剧,直接甲醇燃料电池市场呈现出快速增长的趋势。

DMFC可以广泛应用于小型电子设备、移动通信设备、汽车等领域,其具备高能量密度、无污染排放、低噪音等特点,因而得到了广泛的关注。

2. 市场驱动因素直接甲醇燃料电池市场的快速发展受到了以下几个因素的推动:2.1 可再生能源需求增长随着全球对可再生能源的需求增长,DMFC作为一种可再生能源转换设备,成为了替代传统能源的重要选择之一。

2.2 环境意识提升环境污染问题的不断加剧,使得人们对清洁能源的需求日益增长。

直接甲醇燃料电池作为一种低污染、高效能源转换技术,受到了环保意识的推动。

2.3 政府政策支持各国政府纷纷出台了支持可再生能源发展的政策,包括直接甲醇燃料电池领域。

政策的支持为直接甲醇燃料电池市场提供了良好的发展环境。

3. 市场规模分析3.1 市场规模及增长趋势目前,直接甲醇燃料电池市场规模较小,但呈现出快速增长的态势。

据市场研究机构统计,2019年全球直接甲醇燃料电池市场规模为X亿元,预计到2025年将达到Y亿元,年复合增长率为Z%。

3.2 市场应用领域直接甲醇燃料电池广泛应用于以下领域:•小型电子设备:如便携式充电器、手持终端设备等。

•移动通信设备:如智能手机、平板电脑等。

•汽车领域:包括个人轿车、公共交通工具等。

3.3 市场竞争格局目前,直接甲醇燃料电池市场竞争较为激烈,主要的竞争企业包括A公司、B公司、C公司等。

这些企业在技术研发、产品质量、市场拓展等方面展开激烈的竞争。

4. 市场发展前景直接甲醇燃料电池市场在未来具有较好的发展前景。

随着科技创新和市场需求的不断提升,DMFC的技术和性能将继续改善。

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直接甲醇燃料电池技术分析与展望
作者:穆昕
来源:《中国化工贸易·下旬刊》2017年第02期
摘要:直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell ,DMFC)是直接以甲醇作为阳极燃料的质子交换膜燃料电池。

本文介绍了直接甲醇燃料电池的工作原理,重点分析了目前DMFC 技术的核心问题,并指出了相应的解决方案,展望了发展前景。

关键词:甲醇;燃料;电池技术
直接甲醇燃料电池(DMFC)由于使用液体甲醇作燃料,电池安全,系统简单,运行方便,具有很广阔的商业化前景。

1 工作原理
甲醇水溶液被输送到阳极,发生电催化氧化反应,生成CO2,同时释放出电子和质子,电子经过外电路到达阴极,而质子则通过电解质传导至阴极,和电子及氧气发生反应,生成水。

2 DMFC技术分析
目前,在DMFC技术中,甲醇氧化动力学慢过程和甲醇渗透是制约其发展的主要问题,很多研究围绕着如何解决着两个问题展开。

2.1 甲醇氧化动力学慢过程
在DMFC 中,甲醇的阳极氧化涉及六个电子的传递过程,比氢气的氧化更为困难。

很多学者就其氧化机理做了研究,并且致力于开发高效的阳极电催化剂。

2.1.1 阳极电催化剂
最常用的是Pt或Pt合金催化剂。

在基础研究方面,Wieckowski等研究发现,Pt (1 1 1)晶面抗中毒能力最强;通常添加Ru做为助剂,Dinh等提出,低电位下Ru+H2O→RuOH,RuOH的存在有助于CO的脱除;Ru含量在50%时,活性最好;J.W.Long等认为,Ru以RuOxHy形式存在时,催化活性高,因此制备时应尽量扩大纳米级Pt与RuOxHy的接触界面。

另外,活性与分散度有关,Watanabe等发现,当催化剂的粒径大于20Å时,活性不再提高;Kaurenan等发现,金属相在炭黑(acetylene black)分散度低,在炭黑(Vulcan XC-72)分散度高,因为上面有大量微孔结构。

因此在制备过程中,都要尽量提高活性组分的分散度,分散度越高,活性越好。

Pt系催化剂最突出的优点是活性好,但是价格昂贵、催化剂利用率低、质困难、催化层电阻增大。

对于Pt系催化剂,致力于降低Pt 的用量,提高活性。

同时,逐渐转向替代Pt或Pt 合金催化剂的研究,主要包括:过渡金属合金、过渡金属氧化物/过渡金属化合物。

2.1.3 优化操作条件
提高电池操作温度能加速氧化速率,提高电流密度有利于保持电池性能,采用甲醇周期进料,可以使电压的衰减得以恢复。

2.2 甲醇渗透的危害及解决
甲醇渗透现象,即甲醇通过浓度扩散和电迁移,从阳极渗透到阴极,在阴极电位和Pt催化剂作用下发生氧化,并与氧的电化学还原构成短路电池,在阴极产生混合电位,降低开路电压,影响电池效率。

这是DMFC目前存在的最大问题,研究者从阴极催化剂、完善系统、优化膜等方面开展了研究工作。

2.2.1 阴极阻醇电催化剂
通常用的贵金属催化剂存在一些问题:氧还原活性低,中间产物H2O2;从阳极渗透至阴极的甲醇在贵金属电极上氧化形成混合电位,降低电池的开路电压;同时,透过的甲醇在阴极氧化后形成的中间产物强吸附在催化剂活性位上,使催化剂中毒。

发展抗醇催化剂成为研究的热点,目前主要有两类:一是过渡金属大环化合物,如:Co、Fe的呔菁和卟啉络合物;二是八面体金属簇化合物,通式为M6X8,M为高价过渡金属Mo等,X为硫族元素S、Se、Te 等。

它们的优势都是对甲醇不敏感。

2.2.2 水管理和甲醇燃烧自热系统
由于甲醇渗透由浓度差引起,在DMFC中一般都使用稀释的甲醇溶液(1M或2M),但是向系统引入大量的水又会产生新问题,一方面使阴极有被水淹的危险,加重了水处理的负担;同时过分的稀释甲醇,会使燃料的利用率下降,由于一部分甲醇渗透到阴极,被空气吹扫走,又造成了甲醇的浪费。

2.2.3 阻醇、耐高温膜
DMFC中所用的质子交换膜主要是全氟磺酸膜如Nafion系列膜,该膜一个主要缺点是不能有效阻止醇类渗透。

为提高DMFC的性能,国内外科学家开发各种低透醇膜和可在高于100℃条件下稳定工作的质子交换膜。

当采用这种高温膜组装DMFC时,不但可提高醇类如甲醇在阳极的电化氧化速度,提高DMFC性能,而且由于醇在阳极电化氧化速度的提高,降低了在阳极与膜界面处的醇浓度,从而减小了醇类由膜阳极侧向膜阴极侧的迁移量。

目前,已开发出几类阻醇效果较好的膜。

如复合膜Nafion-silica,将SiO2嵌入到聚合体结构中,能有效阻止甲醇;聚丙烯腈-磷酸膜(PAN-xH3PO4),将磷酸溶入到膜的多孔结构中,阻醇效果较好,但存在欧姆电阻增大的缺点;磷酸掺杂的聚苯并咪唑(PBI)膜,甲醇渗透率仅为5%-10%,可承受温度150-200℃;还有Nafion与无机物共混膜。

3 DMFC技术展望
综上所述,作为便携式电子产品的应用电源,DMFC拥有广阔的市场前景。

今后这一领域的研究主要集中在,提高阳极催化剂活性、降低Pt的用量、开发非Pt系催化剂;对于具有一定耐醇能力的阴极非Pt系催化剂,提高其活性和稳定性;同时,研制阻醇、耐高温膜;并且,进一步完善系统。

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