甲烷燃料电池原理及其发展应用
甲烷燃料电池
甲烷燃料电池甲烷燃料电池是一种高效的清洁发电装置，它利用甲烷与空气中氧气的剧烈化学反应而产生的电能。
该燃料电池的主要组成部件有气体扩散层、双极板、铂电极等。
其工作原理是：在甲烷与氧气发生化学反应时，会有少量的甲烷分子扩散到反应体系内，从而降低了气体密度；同时由于存在着扩散层，将促进热量向外传递，加快了温度升高速率，提高了氧气分解反应速率。
所以，采取正确合理的措施对甲烷燃料电池的性能影响非常大，那么应如何优化甲烷燃料电池呢？相比氢燃料电池来说，甲烷燃料电池不仅燃料使用更方便，且具有制造简单、零排放等特点。
但目前来看，甲烷燃料电池仍然存在一些问题需要改善。
首先，要想让这种新型燃料电池拥有良好的性能，必须保证足够的甲烷供给，因此在发展该类型电池时，我们需要寻找替代燃料，实现无污染的燃烧，但由于各国技术水平差异较大，短期内难以满足这样苛刻的条件，即使某些国家已经研究出了用二氧化碳或者天然气做替代燃料，但其价格依旧偏高，导致整个电池运行成本偏高。
其次，关于甲烷与空气中氧气的化学反应，可以通过精准调控氧气的流速和含量来实现，在实际操作中也要尽量避免将催化剂接触到空气之中。
再次，电极活性材料的研究也值得重视。
当今市场上的锂离子电池和氢燃料电池均属于锂离子电池，因为金属负极具有稳定性，很适合锂离子电池，然而最近有人开始尝试将氧化镍掺杂到碳基质上，形成所谓的“氧化石墨烯”，通过掺杂的方式提高了氧化镍的电极电势和容量，并且已经逐渐引起了科研人员的注意。
甲烷燃料电池的能量转化过程可分为三个阶段：第一阶段为质子交换反应，第二阶段为氧化还原反应，第三阶段为连续的燃料电池循环，其中的化学反应及能量转化过程比较复杂。
目前大部分研究集中于前两个阶段，但也有部分专家学者认为后面的连续的燃料电池循环才是电池发挥最大功效的关键。
而在前两个阶段，不断增长的副反应也就是副产物需要得到控制，例如催化剂回收过程中会产生高温废弃物，若没有妥善处理，则会危害周围环境甚至引发火灾事故。
甲烷空气燃料电池电极反应式
甲烷空气燃料电池电极反应式甲烷空气燃料电池是一种基于化学反应的能源转换技术，它将甲烷和空气中的氧气通过电化学反应转化为电能和水。
该技术具有高效、环保、低排放等优点，被广泛应用于汽车、发电等领域。
一、甲烷空气燃料电池的原理甲烷空气燃料电池是一种通过化学反应将化学能转化为电能的装置。
其基本原理是利用两个不同催化剂分别在阳极和阴极上催化甲烷和氧气的还原和氧化反应，产生质子和电子，从而驱动外部负载的工作。
二、甲烷空气燃料电池的结构甲烷空气燃料电池主要由阳极、阴极、电解质膜和集流板等组成。
其中阳极催化剂通常采用铂或其合金，阴极催化剂通常采用钴或铁等金属。
电解质膜采用聚合物材料，可以有效地隔离阳极和阴极，并传递质子。
三、甲烷空气燃料电池的电极反应式甲烷空气燃料电池的电极反应式可以分为阳极和阴极两个部分。
具体如下：1. 阳极反应式CH4 + 2H2O → CO2 + 8H+ + 8e-甲烷在阳极上被氧化成二氧化碳和水，并释放出质子和电子。
2. 阴极反应式O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O氧气在阴极上被还原成水，并吸收质子和电子。
综合两个反应式，得到整个甲烷空气燃料电池的反应式：CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O四、甲烷空气燃料电池的优点和局限性甲烷空气燃料电池具有以下优点：1. 高效：与传统发动机相比，甲烷空气燃料电池具有更高的能量转换效率，可以将更多的化学能转化为电能。
2. 环保：甲烷空气燃料电池产生的废物只有水和二氧化碳，不会对环境造成污染。
3. 低排放：甲烷空气燃料电池的排放量远远低于传统发动机，可以有效地减少大气污染物的排放。
但是，甲烷空气燃料电池也存在一些局限性：1. 催化剂成本高：甲烷空气燃料电池需要采用贵金属催化剂，成本较高。
2. 质子传递难度大：由于质子传递速度较慢，甲烷空气燃料电池的功率密度较低。
3. 稳定性差：甲烷空气燃料电池在高温和高湿度环境下容易出现腐蚀和失活等问题，稳定性较差。
甲烷燃料电池固体电解质
甲烷燃料电池固体电解质
甲烷燃料电池是一种利用甲烷气体进行电化学反应产生电能的设备。
而其核心部分就是固体电解质。
固体电解质是一种介于离子液体和传统液态电解质之间的材料，具有高电导性、化学稳定性和机械强度等优点，适合用于燃料电池的电解质。
甲烷燃料电池固体电解质的研究目前已经取得了很多进展，包括材料制备、结构设计、性能测试等方面。
其中，离子导电性能是甲烷燃料电池固体电解质的重要性能指标之一，目前已经有很多研究工作都是针对提高其离子导电性能展开的。
未来，随着科技的不断发展，甲烷燃料电池固体电解质的研究也将会朝着更加高效、稳定和经济的方向不断发展。
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甲烷燃料电池
甲烷燃料电池简介甲烷燃料电池是一种利用甲烷气体进行电化学反应产生电能的装置。
它属于燃料电池的一种，利用甲烷作为燃料进行电化学反应，将化学能转化为电能。
甲烷燃料电池具有高效、环保、可再生能源等特点，被广泛应用于能源领域。
工作原理甲烷燃料电池的工作原理基于燃料电池的基本原理，即在阴极和阳极之间通过电化学反应将燃料气体转化为电能。
甲烷燃料电池中，甲烷气体在阳极表面发生氧化反应，生成电子和二氧化碳：CH4 + H2O -> CO2 + 4H+ + 4e-生成的电子从阳极流向阴极，在外电路中产生电流。
同时，阳极生成的氢离子通过质子交换膜（PEM）传输到阴极，与氧气发生还原反应，生成水：O2 + 4H+ + 4e- -> 2H2O整个反应过程中，甲烷燃料电池输出电能的同时，只产生了二氧化碳和水两种无害的废物。
因此，甲烷燃料电池被认为是一种环保、清洁的能源转换装置。
应用领域1. 交通运输甲烷燃料电池在交通运输领域具有广泛的应用前景。
由于甲烷是一种常见的燃料，可以从天然气中提取，因此甲烷燃料电池可以作为一种替代传统燃料的清洁能源，用于驱动汽车、公交车、卡车等交通工具。
与传统的内燃机相比，甲烷燃料电池具有高效、低排放、无噪音等优势，可以有效改善交通运输领域的环境污染问题。
2. 电力供应甲烷燃料电池还可以用于电力供应领域。
通过将多台甲烷燃料电池连接在一起，可以组成一个甲烷燃料电池阵列，提供足够的电能供给电力网。
这种方式可以有效利用常见的甲烷燃料资源，同时减少对传统燃料的依赖，提高能源的可持续性。
3. 家庭应用甲烷燃料电池也可以用于家庭应用领域。
通过将甲烷燃料电池与家庭能源系统集成，可以为家庭提供电能和热能。
同时，由于甲烷燃料电池具有高效节能的特点，能够将燃料的化学能转化为电能和热能，因此在家庭应用中可以帮助降低能源成本，提高能源利用效率。
优势与挑战优势甲烷燃料电池作为一种清洁能源装置，具有以下优势：•环保：甲烷燃料电池只产生无害的二氧化碳和水，没有其他有毒废物的排放。
ch4燃料电池的方程式
ch4燃料电池的方程式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：CH4燃料电池是一种利用甲烷作为燃料的电池，通过氧化还原反应产生电能。
它是一种高效、清洁的能源转换技术，具有广泛的应用前景。
在CH4燃料电池中，甲烷气体在阳极进行氧化反应，生成电子和质子，电子流经外部电路产生电能，质子通过固体电解质传导至阴极与氧气发生还原反应。
这一过程涉及多个反应方程式，下面我们将详细介绍CH4燃料电池的方程式。
甲烷在阳极的氧化反应方程式：CH4 + 2H2O → CO2 + 8H+ + 8e-这是甲烷在阳极氧化反应的基本方程式，其中CH4与水在催化剂的作用下发生反应，生成二氧化碳、质子和电子。
这个过程释放出能量，产生电子通过外部电路产生电能，质子则通过固体电解质传导至阴极。
在阴极处，氧气与质子和电子结合发生还原反应：这是氧气在阴极的还原反应方程式，氧气与质子和电子结合生成水。
这个反应释放出的能量也有助于产生电能。
整个CH4燃料电池系统的方程式可以总结为：这是CH4燃料电池的总反应式，包括了甲烷在阳极氧化和氧气在阴极还原的所有反应步骤。
通过这个方程式，我们可以看到，CH4燃料电池是一种高效的能源转换技术，不仅可以利用甲烷等廉价燃料产生电能，还可以减少有害气体的排放，对环境友好。
除了以上方程式外，CH4燃料电池还涉及一些辅助反应，如水和CO2的吸收和排放等。
这些反应都是CH4燃料电池运行的必要条件，也是其高效、稳定运行的关键。
CH4燃料电池的方程式是一个复杂的系统，在阳极和阴极都涉及多个气体和离子的参与。
通过控制各个反应的平衡和速率，可以实现CH4燃料电池的高效运行，为清洁能源的发展做出贡献。
希望未来能够进一步优化CH4燃料电池技术，实现更高效、更环保的能源转换方式。
【2000字以上】第二篇示例：CH4燃料电池是一种使用甲烷作为燃料的电池，它利用甲烷气体的化学能将其转化为电能。
这种电池是燃料电池中最常见的一种，因为甲烷是一种易于获取且相对低成本的燃料，同时也是可再生能源的一种。
燃料电池的原理与应用
燃料电池的原理与应用燃料电池是一种将化学能直接转换成电能的器件，因其高效、低排放等特点，日益受到关注。
本文将从燃料电池的原理、种类及应用等方面进行探讨。
一、燃料电池的原理燃料电池就是通过化学反应直接将氢气、甲烷等燃料和氧气相结合，产生电能的设备。
其原理与电池相似，但二者在能量来源、使用方式等方面存在差异。
燃料电池中，氢气或甲烷等燃料通过与氧气反应生成水和二氧化碳等产物，同时产生电流。
具体来说，燃料电池中的阳极和阴极分别涂有催化剂，当燃料通过阳极时，催化剂会将其分解成质子和电子，电子通过外部电路流入阴极，质子则通过电解质膜传递到阴极。
在阴极处，质子、电子和氧气结合成水，同时产生电流。
二、燃料电池的种类目前，燃料电池主要分为碱性燃料电池、固态氧化物燃料电池、聚合物电解质燃料电池等几种类型。
碱性燃料电池是最早开发的燃料电池之一，以氢气和氧气为燃料。
由于其反应速率较快，效率较高，因此曾经在航天领域被广泛应用。
但碱性燃料电池容易受到碱腐蚀等问题的影响，因此成本较高，限制了其应用范围。
固态氧化物燃料电池是一种高温燃料电池，以氢气和氧气为燃料，因反应速率较慢，需要高温环境下运作。
但由于该型电池发电效率高且成本低，因此在发电站等大型场合被广泛使用。
聚合物电解质燃料电池是一种常温型燃料电池，以氢气、甲烷、乙醇等为燃料。
聚合物电解质燃料电池反应速率较快，且具有卓越的耐腐蚀性和稳定性，因此广泛应用于汽车、移动电源等领域。
三、燃料电池的应用燃料电池具有高效、低排放等特点，因此被广泛应用于汽车、移动电源、无人机等领域。
在汽车领域，传统的燃油汽车会产生大量尾气排放，污染环境。
而使用燃料电池技术的汽车可以将氢气和氧气转化为电能，不产生尾气，且具有更高的能量转换效率，支持更长的行驶里程。
因此，该技术被视为绿色出行的未来趋势。
除了汽车外，燃料电池还可以应用于移动电源、无人机等领域。
由于其具有高效、稳定等特点，能够支持高能量密度的需求，因此被广泛用于各类移动设备的动力系统中。
甲烷燃料电池
工业产品
01 简介
03 应用历史 05 发展前景
目录
02 反应方程式
04
燃料电池的优点与缺 点
甲烷燃料电池是化学电池中的氧化还原电池。燃料电池是燃料和氧化剂（一般是氧气）在电极附近参与原电 池反应的化学电源。
简介
甲烷（CH4）燃料电池就是用沼气（主要成分为CH4）作为燃料的电池，与氧化剂O2反应生成CO2和H2O.反应 中得失电子就可产生电流从而发电。美国科学家设计出以甲烷等碳氢化合物为燃料的新型电池，其成本大大低于 以氢为燃料的传统燃料电池。燃料电池使用气体燃料和氧气直接反应产生电能,其效率高、污染低，是一种很有前 途的能源利用方式。但传统燃料电池使用氢为燃料,而氢既不易制取又难以储存，导致燃料电池成本居高不下。
燃料电池是一个电池本体与燃料箱组合而成的动力机制。燃料的选择性非常多，包括纯氢气(H2)、甲醇 （CH3OH）、乙醇（CH3CH2OH）、天然气，甚至于现在运用最广泛的汽油，都可以作为燃料电池的燃料。这是目 前其他所有动力来源无法做到的。而以燃料电池做为汽车的动力，已被公认是二十一世纪必然的趋势。
燃料电池则是以具有可燃性的燃料与氧反应产生电力；通常可燃性燃料如瓦斯、汽油、甲烷（CH4）、乙醇 （酒精）、氢等这些可燃性物质都要经过燃烧加热水使水沸腾，而使水蒸气推动涡轮发电，以这种转换方式大部 分的能量通常都转为无用的热能，转换效率通常只有约30%，相当的低，而燃料电池是以特殊催化剂使燃料与氧 发生反应产生二氧化碳（CO2）和水（H2O），因不需推动涡轮等发电器具，也不需将水加热至水蒸气再经散热变 回水，所以能量转换效率高达70%左右，足足比一般发电方法高出了约40%；优点还不只如此，二氧化碳排放量比 一般方法低许多，水又是无害的产生物，是一种低污染性的能源。
甲烷熔融碳酸盐燃料电池电极反应式
甲烷熔融碳酸盐燃料电池电极反应式一、引言甲烷熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）是一种高效率、低排放的能源转换设备，其电极反应式是整个电池工作中至关重要的一部分。
本文将从深度和广度两个方面对甲烷熔融碳酸盐燃料电池电极反应式展开全面评估，并撰写有价值的文章。
二、基础知识1. 甲烷熔融碳酸盐燃料电池甲烷熔融碳酸盐燃料电池是一种以碳酸盐为固态电解质，以甲烷与二氧化碳为气体燃料，氧气为氧化剂进行电化学反应的能源转换装置，其主要反应包括燃烧反应和电化学反应两部分。
2. 电极反应式电极是甲烷熔融碳酸盐燃料电池中的重要组成部分，电极反应式是指在电极上发生的与电流流过电极的过程中同时进行的化学反应。
对于MCFC电极反应式的深入研究，可以帮助我们更好地了解电池的工作原理和性能特点。
三、电极反应式的研究现状目前关于MCFC电极反应式的研究主要集中在提高反应速率、降低电极极化、延长电极寿命等方面。
研究发现，电极材料的选择、催化剂的设计以及反应条件的优化都对电极反应式有着重要的影响。
四、MCFC电极反应式的探讨1. 甲烷氧化反应在MCFC的阳极电极上，甲烷氧化反应是一个关键的过程。
甲烷通过内部反应转化为一氧化碳和氢气，然后再与碳酸盐离子发生电化学氧化反应。
这一过程中，催化剂的设计和反应温度的控制对甲烷氧化反应的效率有着重要的影响。
2. 氧还原反应在MCFC的阴极电极上，氧还原反应是一个关键的过程。
电极对氧气的吸附和还原过程影响着整个电池的性能。
目前，研究人员通过设计高效的氧还原催化剂，提高氧还原反应的速率，并减少电极极化。
五、个人观点和理解对于MCFC电极反应式的研究，我认为应该注重不仅是反应速率的提高和电极极化的降低，还应该关注电极材料的稳定性和寿命。
利用先进的材料设计和制备技术，可以进一步优化MCFC电极反应式，提高电池的能量转换效率。
六、总结与展望通过对甲烷熔融碳酸盐燃料电池电极反应式的深度评估，我们可以更好地理解MCFC的工作原理和优化方法。
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一、前言科技文明不停的进步，人口不断的增加以及为了追求更美好的生活，人们不停的增加能源的使用量，使得石化燃料（石油、煤炭、天然气等）日已枯竭，大量的使用石化燃料也衍生出许多问题如：空气污染、酸雨以及温室效应等问题。
据统计，以现今石油消耗的速度，地球上的石油储存量最多能再用40到50年，为了避免届时世界陷入难以估计的经济恐慌，各国提出了各种以绿色能源取代石化燃料的方案。
目前世界上绿色能源有太阳能、风力、水力、潮汐、地热、生物能以及氢能等。
但太阳能转化效率不高、制造过程复杂生产成本昂贵；而风力会受到地形天候限制；水力发电建设费用相当高，且在河流上建造水坝会破坏河流生态；地热又少；因此在这些绿色能源中以燃料电池最具发展潜力。
燃料电池能够应用的领域相当广泛，包括电力、工业、运输、太空、军事、通讯产品等等。
目前许多国家都在发展燃料电池，经过多年研究以及技术改良现在燃料电池技术已经进入商业化阶段，未来极有可能成为最重要的绿色科技之一。
二、燃料电池发展史燃料电池技术起源于1838年，C. F. Schonbein发现了燃料电池的电，氢气与白金电极上的氯气或氧气发生的化学反应能产生电流，并将这种现象命名为极化效应。
1839 年，Willian Grove 设计了一款气体电池，他的基本设想来自于水的电解反应，水电解之后产生氧气和氢气，若将电解反应逆转则能产生电流，于是用两条白金分别放入两个密封的瓶子中，一瓶充满氢气，一瓶充满氧气，将两容器浸入稀硫酸溶液时，电流便在两个电极之间流动，为了提高装置产生的电压，就将四组装置串联起来，此装置就是后来全世界公认的第一个燃料电池。
1899 年，Nernst 提出将固态氧化物当做电解质用于燃料电池之中。
1959 年，Francis T. Bacon 制作出一个5KW 的燃料电池，能够推动电焊，电锯以及堆高机，使燃料电池技术走出实验室。
1960 年美国太空署为了发展太空科技而开始将燃料电池实用化。
1965 年氢燃料电池正式应用在太空船双子星五号上，为美国太空计划中的电力提供系统，因产物是纯水也为太空人提供饮用水。
此后燃料电池在太空行动如阿波罗7~17 号中均起到重责大任。
1973 年发生石油能源危机，各国开始认识到能源的重要性，纷纷拟定各种能源政策以期望降低对石油的依赖。
燃料电池因其高的能源转化率而引起各国重视。
1980 年代环保意识的高涨，开法绿色能源技术使人类的发展不用受限于有限的天然资源，也可以让人类在享受能源提供生活便利的同时还能维持一个良好的生活环境，燃料电池以其低污染的特性再次走入大众视野。
现今燃料电池生产状况并不轻松，与化石燃料的竞争过于激烈。
而且受制于成本问题，除非国家政策扶植力度大，否则很多燃料电池企业都很难盈利甚至亏损。
如FuelCell能源公司2010 年就在燃料电池领域亏损。
但是燃料电池的优势还是十分显著的，环保方面的零排放，应用范围之广，无论大到发电厂，还是汽车，还是小到电子消费产品都可以使用燃料电池。
业内认为，随着今后数十年的发展，再配合液态氢基础设施网络的建设和完善，燃料电池就会变得更稳定廉价，燃料电池发展的真正春天也就来了。
三、燃料电池发电原理燃料电池严格来说并非电池，算是发生电化学反应的媒介，一种发电装置。
因为所参与电极反应的活性物质不能储存于电池内部， 而是由电池之外供应，所 以只要燃料不断输入，电力就会不断的输出。
燃料电池的主要燃料通常以氢气为主，氢气与氧气通过电化学反应发生氧 化作用输出电能、纯水和热量，如图1图1:水的电解与电化学反应由图可以看出由于直接将化学能转化为电能， 不需要经过多次转换，而且没有卡诺循环的限制，所以节省了转换为机械能浪费的能量损失，因此比内燃机多 了 30鸠上的能量转换效率，目前效率可达 70%若加上热回收利用，更可高达 85%渴望成为最具经济效益的能源。
燃料电池的基本原件是两个电极夹着一种具有渗透性的电解质， 两电极通常 加入碳粉、铂等触媒作为催化剂加速氢、氧分子分解为电子及离子，电解质作为 离子的通道用，其传输效率越高则电流密度越高；而电解质对于电子的传输效果 差，所以电子由外接电路传输，如图 2V -------------------------------------電解反應電化學反應 - ----- ►粽子图2:燃料电池工作原理图四、燃料电池分类现今燃料电池出现多种形式，人们依据电解质的不同将燃料电池分为碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固态氧化物燃料电池、质子交换膜燃料电池以及甲醇燃料电池等。
也有依据操作温度的高低来区分为高温型(>300C )、中温型(150~ 300C)以及低温型(v 150C),但通常以电解质类型来区分。
以下针对一些燃料电池作简单说明：1. 碱性燃料电池最早是在1925年由Dr. Francis Thomas Bacon 开始发展, 一般被运用于人工卫星、航天及军事等用途上。
因氧气在碱性溶液中的活性大于在酸性溶液中, 所以可以使用非贵金属如银、镍等作为电极材料。
但电解质溶液为强碱会与空气中的二氧化碳生成碳酸盐而沉积在多孔电极上造成堵塞,所以须以纯氢气作为阳极燃料,以纯氧气作为阴极的氧化剂。
2. 磷酸燃料电池有第一代燃料电池之称。
使用浓磷酸为电解质的酸性溶液燃料电池,所以电池性能不受二氧化碳的影响, 因此可将空气直接提供给阴极。
目前大都运用在发电机组上,虽已商业化生产,但因为成本始终居高不下,而未能普遍。
3. 熔融碳酸盐燃料电池碱金属碳酸盐只有在熔融状态时, 才能发挥离子传导的功能, 所以操作温度须在熔点以上。
在操作温度下,阴极的二氧化碳与氧气发生反应形成CO32 -,CO32 -经电解质导引至阳极与氢气反应,生成二氧化碳及水蒸气。
二氧化碳经阳极回收后, 可再循环至阴极使用。
由于熔融盐燃料电池反应容易, 不需以昂贵的金属作为触媒,使用镍及氧化镍即可。
4. 固态氧化物燃料电池固态氧化物燃料电池有第三代燃料电池的称号, 电解质为固态、无孔隙的金属氧化物, 由氧离子在晶体中穿梭来传送离子, 电池本体材料局限于陶瓷或金属氧化物。
目前技术已进入成熟稳定阶段, 但仅有少数材料可于高温下长期运转且价格昂贵,因此有朝中温型电池的方向发展的趋势。
5. 质子交换膜燃料电池水是内部唯一的液体,虽无腐蚀的问题,但水的管理是影响燃料电池工作的重要因素。
由于薄膜必须含水, 所以燃料电池的操作温度必须限制在水的沸点一下,且水的产生速率需高于挥发速率,使薄膜保持充分含水的狀态。
6.直接甲醇燃料电池目前氢气大多来自于甲醇的蒸汽重组, 因此近年来有人将之改良成直接使用甲醇做为燃料的燃料电池。
五、甲烷燃料电池甲烷是无色、无味的气体是最简单的有机物，别名：天然气，沼气。
也是含碳量最小（含氢量最大）的烃，是沼气，天然气，瓦斯，坑道气和油田气的主要成分，对空气的重量比是0.54 ，比空气轻约一半。
甲烷溶解度很小，燃烧时产生明亮的深蓝色火焰。
有轻微的毒性。
实验室中可用醋酸钠与氢氧化钠混合加热生成碳酸钠与甲烷的方法来制备少量甲烷。
大量制备甲烷，可将有机质放入沼气池中，控制好温度和湿度，经过甲烷菌快速繁殖，将有机质分解成甲烷、二氧化碳、氢、硫化氢、一氧化碳等，其中甲烷占60%-70%。
经过低温液化，将甲烷提出，可制得廉价的甲烷。
甲烷燃料电池是化学电池中的氧化还原电池，就是用沼气（主要成分为CH4）作为燃料的电池，与氧化剂02反应生成C02和H2O反应中得失电子就可产生电流从而发电。
美国科学家设计出以甲烷等碳氢化合物为燃料的新型电池, 其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池。
燃料电池使用气体燃料和氧气直接反应产生电能,其效率高、污染低,是一种很有前途的能源利用方式。
但传统燃料电池使用氢为燃料, 而氢既不易制取又难以储存, 导致燃料电池成本居高不下。
科研人员曾尝试用便宜的碳氢化合物为燃料, 但化学反应产生的残渣很容易积聚在镍制的电池正极上, 导致断路。
美国科学家使用铜和陶瓷的混合物制造电池正极, 解决了残渣积聚问题。
这种新电池能使用甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等5 种物质作为燃料。
反应方程式：碱性介质下的甲烷燃料电池负极：CH4 + 10OH + 8e- = CO32- + 7H2O 正极：202 + 8e- + 4H20 = 80H-离子方程式为：CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32- + 3H2O 总反应方程式为：CH4 + 2O2 +2KOH = K2CO3 + 3H2O反应情况：1. 随着电池不断放电，电解质溶液的碱性减小；2. 通常情况下，甲烷燃料电池的能量率大于甲烷燃烧的能量利用酸性介质下的甲烷燃料电池：负极：CH4 - 8e- + 2H2O = CO2 + 8H+正极：2O2 + 8e- + 8H+ = 4H2O 总反应方程式为：2O2 + CH4 = 2H2O + CO2六、燃料电池的有点与缺点优点：1. 低污染：使用氢气与氧气作为燃料，生成物只有水和热，若使用烃类生成水, 二氧化碳和热，没有污染物。
2. 高效率：直接将燃料中的化学能转换成电能，故不受卡諾循环的限制。
3. 无噪音：电池本体在发电时，无需其他机件的配合，因此没有噪音问题。
4. 用途广泛：提供的电力范围相当广泛，小至计算器大至发电厂。
5. 无需充电：电池本体中不包含燃料，只需不断地供给燃料便可不停地发电。
缺点：1. 燃料来源不普及：氢气的储存可说是困难又危险，而甲醇、乙醇、或天然气缺乏供应系统，无法方便的供应给使用者。
2. 无标准化的燃料：现今市面上有以天然气、甲烷、甲醇与氢气等作为燃料的电池，虽然提供消费者很多种选择，但因为没有单一化及标准化的燃料，要能够营利是困难的，而且燃料种类的更换有可能使现有的供应系统进行改装，产生额外的费用。
3. 体积太大：目前的燃料电池体积都还过大携带不方便。
4. 成本过高：目前燃料电池使用可以提高发电的效率的材料，但成本也就相对的高，不过经由制造技术的改进及量产，成本已下降许多。
七、燃料电池应用领域燃料电池应用领域及其广泛，如图3,大致可分为三类：定置发电系统、车辆动力系统、可携式电力。
DMFt PEMFC SOFCPATC图3.各型燃料电池之效能与应用领域1. 定置型发电电池功率范围为500W 到2MW ，主要是使用「固态氧化物燃料电池」及「熔融碳酸盐燃料电池」技术。
虽其发电技术与成本均已改善甚多，但发电成本相较于其它替代性竞争产品而言仍过高，致使目前仍然无法大量取代传统发电。
以短期而言，潜在的应用市场为提供稳定电力的来源、商业大楼等电力供应系统，中长期而言，潜在的应用市场为工业设备、住宅建筑与混合动力系统等。
2. 车辆动力系统电池功率范围为500W到500 KW，主要是使用「质子交换膜燃料电池」技术。