直接醇类燃料电池
微型直接甲醇燃料电池研究进展
感部件受影 响 。 Ｕｌ ａ ｅｌ ｍ） 但 ｔ Ｃ ｌ ｔ 并没有 透露 电池 的隔 ｒ （
热系统 。
标 准 电池 电压 Ｅ ＝ （２ ｐ ＝ １ １Ｖ 。 ｐ 一（。 ． ８
我 国虽早在 １５ 年就 开始 了燃料 电池 的研究 ， ９８ 但 对微型燃料 电池 的研 究却是上 世纪 ９ 年代 的事。１９ ０ ９６
１微型燃料 电池简介
燃 料 电池 是一种 不经燃烧直 接以 电化学 反应方式 将燃 料 的化学能转 变为 电能的发 电装置 。它通过燃 料 的 电化学 氧化 和氧 化剂 的 电化学 还原 直接 产生 电流 ，
在 电极上反 应转 变成 电能 。其工作 原理如下 （ １ 。 图 ）
阳极 ：甲醇的 电化学 氧化 ，产物 为二氧 化碳 、质
子 和 电子 ：Ｃ Ｈ ＋ Ｈ Ｏ — Ｃ ６ ＋ ６ ＨＯ Ｏ ＋ Ｈ ｅ
标准 电极 电位 ＝０ ０ ６ 。４ Ｖ
阴极 ：氧 气的电化学还 原 ，产物 为水 ：
ｏ ＋ ６Ｉ 一 ＋ ６ 一 ３ １ ｔ ｅ Ｈ ０
具 有能量 转化效 率高 、环 境污染 小 、可靠性 强 、易启
（ ｒ ｃ ｔ ａ ｏ ｕ ｌＣ ｌ ＤｉｅｔＭｅｈ ｎ ｌＦ ｅ ｅｌ
Ｃｔ Ｉ Ｉ０ ｝ＯＩ ｔ 、 ＋
图 １ ＤＦ Ｍ Ｃ工 作 原 理 图 表 １ 微 型 燃料 电池 的 分 类
Байду номын сангаас
简称 ＤＭＦＣ 以其 自身燃料 ）
价格 低 、启动 迅速 、比功 率
种类 主 动式 被动式
维普资讯
节毹
子 交 换 膜 、 电极 组 件 等 若干 关 键 技 术 所 取 得 的 进 展 。 后 给 出 ｒ徽 犁 直 接 甲醇 燃 膜 最
直接乙二醇燃料电池阳极催化材料的研究进展
直接乙二醇燃料电池阳极催化材料的研究进展赵亚飞;马宪印;李云华;李巧霞【摘要】The mechanism of electrooxidation of ethylene glycol in direct ethylene glycol fuel cell(DEGFC) was reviewed.The performance of supported Pt and non-Pt series anode electrocatalysts for electrooxidation of ethylene glycol,including single metal,binary and ternary alloys dopted with Ru,Sn,Ni,Rh,WO3 and TiO2 was introduced.The developing direction of electrocatalysts for ethylene glycol electrooxidation was discussed.%综述直接乙二醇燃料电池催化剂的催化反应机理,以及不同载体负载Pt、Pd单金属催化剂,掺杂金属Ru、Sn、Ni、Rh及金属氧化物WO3、TiO2等合成二元和多元Pt 系和非Pt系阳极电催化材料对乙二醇电催化氧化性能的研究现状,并对乙二醇电催化剂的研究方向进行展望.【期刊名称】《电池》【年(卷),期】2017(047)001【总页数】4页(P48-51)【关键词】直接乙二醇燃料电池;乙二醇电氧化;阳极电催化剂【作者】赵亚飞;马宪印;李云华;李巧霞【作者单位】上海电力学院环境与化学工程学院,上海市电力材料防护与新材料重点实验室,上海200090;上海电力学院环境与化学工程学院,上海市电力材料防护与新材料重点实验室,上海200090;上海电力学院环境与化学工程学院,上海市电力材料防护与新材料重点实验室,上海200090;上海电力学院环境与化学工程学院,上海市电力材料防护与新材料重点实验室,上海200090【正文语种】中文【中图分类】TM911.46燃料和催化剂对燃料电池性能有着重要的影响。
直接甲醇燃料电池中甲醇替代燃料的研究进展
２ ７０ －９收稿 ，０７ １－０修 回 ￣ － ０ ９ ２０ ．２２
科技部 “ 八六三” 划项 目（０ ６ Ａ ５ １７ ２０ Ａ ０ ２４ ，０７ Ａ ５ １９） 国家 自然科学基 金（ ０ ７ ０９，０ ７ ０ ７ 、 计 ２ ０ Ａ ０ Ｚ ３ ，０７ Ａ ５ １ ３ ２０ Ａ ０ ２５ ， ２ ５ ３ ２ ２ ５３ ５ ） 江苏省 自然 科学基金 （ Ｋ ０ ６ ２ ） 江苏省教育厅 自然科学￣ Ｂ ２０２４ 、 （５ Ｊ １０ ６ ） ０ Ｋ Ｂ ５ ０ １ 资助项 目 通讯联系人 ： 陆天虹 ， ， 男 研究员 ， 博士生导师 ；Ｅｍ ｉ：ａｈｎ ｌ＠２３ ｎｔ － ａｌｔ ｎ ｏｇｕ ６ ．ｅ：研究方 向： ｉ 燃料 电池与生物 电化学
甲醇 低 。尽管 这些 燃料 氧化 性 能大 多 比甲醇差 ， 若制 备 出适合 的 高效催 化 剂 ， 些 燃料 有 可能 成 为替 但 这
代 甲醇 的燃 料 Ｊ 文 主要介 绍 乙醇 和 甲酸 等几 种 甲醇 替代燃 料 的研 究进 展 。 。本 １源自醇类燃料 １１ 乙 ． 醇
相对 于 甲醇来 说 ， 乙醇 有很 多优 点 。乙醇基 本上 没有 毒性 ， 源 丰富 ， 来 价格 可 与 甲醇 竞争 ， 量 密度 能 要 高于 甲醇 为 ８ ０ Ｗｈ ｋ ， ． １ｋ ／ ｇ 乙醇对 质子 交换 膜 透 过 率远 低 于 甲醇 。另 外 ， 巴西 等 一些 国家 ， 在 乙醇 早
马德娜。 袁青云。 唐亚文。 高 颖 初 园园 陆天虹
（ 南京师范大学化学与环境科学学院
直接甲醇燃料电池能量密度
直接甲醇燃料电池能量密度直接甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell，DMFC）是一种利用甲醇直接产生电能的新型能源转换装置，具有高效率、低污染等优点。
能量密度是评价一种能源转换装置性能的重要指标之一，也是研发和应用DMFC的关键问题之一。
能量密度是指单位体积或单位质量的能量储存量，通常以Wh/L或Wh/kg为单位。
对于DMFC来说，能量密度主要受到甲醇的储存和转化效率的影响。
甲醇的储存方式对能量密度有重要影响。
目前常用的甲醇储存方式有液态储存和固态储存两种。
液态储存是将甲醇以液态形式储存于燃料箱中，这种方式具有储存密度高、操作方便等优点，但存在泄漏和安全隐患。
固态储存是将甲醇以固态形式储存于载体中，如甲醇在氧化铝、硅胶等载体上吸附，这种方式具有储存安全性高、不易泄漏等优点，但储存密度相对较低。
因此，选择合适的甲醇储存方式对提高DMFC的能量密度至关重要。
甲醇的转化效率是影响DMFC能量密度的另一个关键因素。
DMFC 中，甲醇通过催化剂催化氧化生成二氧化碳和水，释放出电子并产生电能。
催化剂的活性和稳定性对甲醇的转化效率有着重要影响。
目前常用的催化剂有铂、铑等贵金属，这些催化剂具有较高的活性，但价格昂贵。
因此，寻找更低成本、高效的催化剂对提高DMFC的能量密度具有重要意义。
DMFC中的电解质也会影响能量密度。
常用的电解质有质子交换膜和直接甲醇膜两种。
质子交换膜具有较高的质子传导性能，但需要高纯度的甲醇供应。
而直接甲醇膜则不需要高纯度的甲醇供应，但质子传导性能相对较低。
因此，在选择电解质时需要综合考虑甲醇供应的成本和电解质的性能，以达到更高的能量密度。
DMFC系统的设计和优化也对能量密度有着重要影响。
例如，通过优化氧气供应、甲醇供应和排放系统，可以提高DMFC系统的能量利用率，从而提高能量密度。
同时，降低系统的损耗和提高转化效率也是提高能量密度的关键。
直接甲醇燃料电池的能量密度是影响其性能的重要指标之一。
新能源材料 第三章 燃料电池
严格地讲，燃料电池是电化学能量发
生器，是以化学反应发电；一次电池是电
化学能量生产装置，可一次性将化学能转
变成电能；二次电池是电化学能量的储存
装置，可将化学反应能与电能可逆转换。
3.1.4 燃料电池的工作原理
虽然燃料电池的种类很多并 且不同类型的燃料电池的电极反应 各有不同，但都是由阴极﹑阳极﹑ 电解质这几个基本单元构成，其工 作原理是一致的。
用可再生能源的 闭合循环发电系 统
再生燃料电池(RFC)
直接碳燃料电池(DCFC)
几种特殊类型的燃料电池
直接甲醇燃料电池(DMFC) 特 殊 燃 料 电 池
唯一使用固 再生燃料电池(RFC) 体燃料的燃 料电池 直接碳燃料电池(DCFC)
3.1.6 燃料电池的特性
高效率 优点 可靠性高 良好的环境效应
天然气， 轻质油， 燃 料 甲醇等重 整气 发电效率 45～50 40～45 对CO2 不 启动快； 室温常 敏感；成 优点 压下工 本相对较 作 低
电解 纯氢
表5-2
种类 AFC
五种燃料电池特点
PAFC MCFC SOFC PEMFC 电汽车，潜 艇，可移动 动力源 对CO非常 敏感； 反应物需要 加湿
3.1.6 燃料电池的特性
市场价格昂贵
优点
特 性
高温时寿命及 稳定性不理想 燃料电池技 术不够普及 没有完善的燃 料供应体系
存在 问题
3.1.7 燃料电池的应用
燃料电池可以作为宇宙飞船，人造卫星，宇 宙空间站等航天系统的能源，也可以用于并网发 电的高效电站；它可以作为大型厂矿的独立供电 系统，也可作为城市工业区，繁华商业区，高层 建筑物，边远地区和孤立海岛的小型供电站，此 外，它还能用于大型通信设备和家庭的备用电源 以及交通工具的牵引动力等。
乙醇燃料电池
乙醇燃料电池2篇乙醇燃料电池（EFC）是一种绿色、高效且环保的能源转换装置，可以利用乙醇作为燃料产生电能。
乙醇燃料电池具有许多优点，如较高的能源转换效率、较低的污染排放、广泛的燃料来源和良好的可持续性。
它已经被广泛研究和应用于各个领域，对于推动清洁能源的发展具有重要意义。
乙醇燃料电池是一种化学反应装置，利用乙醇和氧气的反应，直接产生电能。
它由阳极、阴极和电解质三部分组成。
阳极上电子通过外部电路流向阴极，产生电能；阴极上则发生氧化还原反应，将氧气还原成水。
乙醇燃料电池的核心是电解质，可以是固体聚合物或液体，能够使乙醇和氧气的反应在电解质的催化下进行。
乙醇燃料电池的优势之一是高效能源转换。
相比传统的内燃机，乙醇燃料电池的能源转换效率可达50%以上，远高于内燃机的25%左右。
这意味着同样数量的乙醇燃料，可以产生更多的电能，提供更长的使用时间。
这对于需要长时间稳定供电的场合非常有益，如无人机、电动汽车和便携式电子设备等。
其次，乙醇燃料电池对环境友好。
乙醇燃料电池产生的唯一废物是水和二氧化碳，没有任何有害气体和颗粒物的排放。
相比之下，传统内燃机燃烧乙醇会产生大量的废气和颗粒物，对空气质量和人体健康造成严重影响。
而乙醇燃料电池几乎零排放的特点使其成为清洁能源的重要组成部分。
乙醇燃料电池的第三个优点是其广泛的燃料来源。
乙醇是一种可再生的生物燃料，可以通过粮食废料、秸秆和植物油等来生产。
相比之下，传统的石油燃料是非可再生的，在数量有限的情况下无法持续供应。
乙醇的可再生特性使得乙醇燃料电池成为一个可持续发展的能源选择。
总之，乙醇燃料电池是一种绿色、高效且环保的能源转换装置，具有高效能源转换、环境友好和广泛的燃料来源等优点。
随着清洁能源需求的不断增长，乙醇燃料电池有望发挥重要作用，推动可持续发展的能源转型。
乙醇燃料电池正在成为一种重要的清洁能源技术，在各个领域得到广泛应用。
乙醇是一种可再生的生物燃料，与传统的化石燃料相比具有更低的碳排放。
燃料电池 课件
表5-2 五种燃料电池特点
种 类 AFC PAFC MCFC SOFC
电解质
电 解 工作温 质 度范围
KO H
低于 260
H3PO4
190～ 210
LiCO3,K2 CO3
600～700
ZrO2+Y2 O3
约1000
腐蚀 中 强 强
无
性
氧化剂 纯氧
空气
极板材料
镍 石墨 镍， 不锈钢
陶瓷
PEMFC 离子交换膜 （特别是阳 离子交换膜）
PAFC MCFC SOFC
可应 航天，特 特殊需求，区域供电，区域供电 用领 殊地面， 区域供电 联合发电 域 广泛
PEMFC
电汽车，潜 艇，可移动 动力源
缺点
需以纯氧 对CO敏 工作温度
做氧化剂；感；
较高
成本高 启动慢； 成本高
工作温度过 高
对CO非常 敏感；
反应物需要 加湿
燃 料 工作 电 温度 池
燃料电池的效率与其规模无关，因而在保持高燃料效 率时，燃料电池可在其半额定功率下运行。
封闭体系蓄电池与外界没有物质的交换, 比能量不会 随时间变化,但是燃料电池由于不断补充燃料,随着时间延 长,其输出能量也越多。
燃料电池发电厂可设在用户附近，这样可大大减少传 输费用及传输损失。燃料电池的另一个特点是在其发电的 同时可产生热水和蒸汽。其电热输出比约为1.0，而汽轮 机为0.5。这表明在相同的电负荷下，燃料电池的热载为 燃烧发电机的2倍。
一般采用多孔材料．各
种燃料电池的材料也都
有各自的特点．
燃料电池的基本反应
3.1.3 燃料电池(Fuel Cell)与电池（Battery)的区别
乙醇的四种燃料电池
乙醇的四种燃料电池近年来，由于新能源的发展，电池技术更加受到瞩目。
其中，以乙醇为燃料的电池技术也受到了重视，近期出现了四种乙醇燃料电池技术。
首先，直接乙醇燃料电池（DAFC）技术是一种新型燃料电池，其电池使用了乙醇作为燃料，在反应过程中不涉及水，反应产物也能够很容易地被释放出来。
此外，DAFC具有很高的能量密度，除此之外，它还具有很好的安全性能，电池操作温度范围很宽，最高达200°C以上，这种技术在某些低温应用场合可以减少排放系统。
其次是蒸馏型乙醇燃料电池（DEFC）技术，其将乙醇经过预先的蒸馏处理，从而达到提升质量的作用，并且可以实现稳定的发电能力。
此外，DEFC技术的优点也在于可以实现高效的温度控制，从而减少排放，并且可以有效地减少电池的维护周期，同时降低乙醇处理的材料成本。
接下来，是回流型乙醇燃料电池（RDEFC）技术，其主要特点在于它可以实现可持续的供电，其原理在于反应质流经电解槽，将产物释放到了重新回流并且再进入反应槽的过程中。
此外，RDEFC的反应温度可调，能够使得电解槽可以在低温状态下稳定工作，也有助于减少排放。
最后，是双组份乙醇燃料电池（DCEFC）技术，其核心在于双组份氧化质，其反应活性质流经反应处理，从而可以实现充电方面的操作。
此外，DCEFC技术可以通过简单的操作，实现良好的发电能力和供电能力，其在排放系统上也有优势，从而可以有效地控制排放水平。
总的来说，乙醇燃料电池技术有利于提高能源的利用率，同时具有很好的可持续性。
此外，这些技术可以使电池的反应温度下降，从而极大地降低排放，减少非常有害的污染。
甲醇燃料电池正负极反应式
甲醇燃料电池正负极反应式一、甲醇燃料电池简介甲醇燃料电池（Methanol Fuel Cell）是一种将甲醇作为燃料，将其直接转化为电能的电池。
它是一种重要的新能源技术，被广泛应用于电动汽车、便携设备等领域。
甲醇燃料电池采用氧气和甲醇作为反应物，通过电化学反应将化学能转化为电能，同时产生水和二氧化碳作为副产物。
正负极反应式是甲醇燃料电池中的关键反应过程，直接决定了电池性能。
二、甲醇燃料电池的正极反应式甲醇燃料电池的正极反应式是指正极氧化反应，即氧气在正极的电化学氧化过程。
正极反应式如下所示：2H2O + 4e- → 4OH-正极反应式中，氧气（O2）在电解质溶液中接受电子（e-）并与水（H2O）发生氧化反应，生成氢氧根离子（OH-）。
这一过程是甲醇燃料电池中的氧还原反应的一部分。
三、甲醇燃料电池的负极反应式甲醇燃料电池的负极反应式是指负极还原反应，即甲醇在负极的电化学还原过程。
负极反应式如下所示：6OH- + CO2 → 5H2O + HCOOH + 4e-负极反应式中，氢氧根离子（OH-）和二氧化碳（CO2）在负极催化剂的作用下发生还原反应，生成水（H2O）和甲酸（HCOOH），同时释放出电子。
四、甲醇燃料电池正负极反应式的综合反应甲醇燃料电池的正极反应和负极反应共同作用，形成整体的电化学反应过程。
综合反应式如下所示：CH3OH + 1.5O2 → CO2 + 2H2O综合反应式中，甲醇（CH3OH）与氧气（O2）在电化学反应中发生氧化还原，生成二氧化碳（CO2）和水（H2O），同时释放出电子。
五、甲醇燃料电池反应速率的影响因素甲醇燃料电池的反应速率受到多种因素的影响，包括温度、催化剂、电解质浓度等。
下面列举了影响甲醇燃料电池反应速率的主要因素：1.温度：反应速率随温度的升高而增加，因为反应需要一定的活化能，高温有助于降低反应的活化能，促进反应进行。
2.催化剂：选择合适的催化剂能够提高反应速率和电池性能。
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甲醇燃料电池详解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。
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直接醇类燃料电池
5．1 概 述
在20世纪90年代，质子交换膜燃料电池(PEMFC)在关键材料与电池组方面取得了突破性的进展。
但在向商业化迈进的过程中，氢源问题异常突出，氢供应设施建设投资巨大，氢的贮存与运输技术以及氢
的现场制备技术等还远落后于PEMFC的发展，氢源问题成为阻碍PEM-FC广泛应用与商业化的重要原因
之一。因此在20世纪末，以醇类直接为燃料的燃料电池，尤其是直接甲醇燃料电池(direct methanol
fuelcell，DMFC)成为研究与开发的热点，并取得了长足的进展。
甲醇可由水煤气或天然气合成，是重要的化工原料和燃料，它的主要物化性质如表5—1所示。
成6个电子转移的过程中，会生成众多稳定的或不稳定的中间物；有的中间物会成为电催化剂的毒物，导
致电催化剂中毒，严重降低电催化剂的电催化活性。因此在DMFC开发过程中CH3OH直接氧化电催化剂
的研究开发、反应机理等研究至今仍是研究的热点[1]，它的进展直接关系到DMFC的发展。
由CHaOH阳极电化学氧化方程可知，每消耗1mol的甲醇，同时也需1 mol的水参与反应。依据
甲醇与水的阳极进料方式不同，DMFC可区分为两类。
(1)以气态CH30H和水蒸气为燃料 由于水的气化温度在常压下为100℃，所以这种DMFC工作温
度一定要高于100℃。由于至今实用的质子交换膜(如Nafion膜)传导H+均需有液态水存在，所以在电池
工作温度超过100℃时反应气工作压力要高于大气压，这样不但导致电池系统的复杂化，而且当以空气为
氧化剂时，增加空压机的功耗，降低电池系统的能量转化效率。至今由于可在150～200℃下稳定工作，
并且无需液态水即能传导H+的质子交换膜尚在研究、探索中，所以采用这种以气态CH30H和水蒸气进
料的DMFC研究工作相对较少。
(2)DMFC采用不同浓度的甲醇水溶液为燃料 采用这种方式运行的DMFC，在室温及100℃之间可
以采用常压进料系统，当电池工作温度高于100℃时，为防止水气化蒸发导致膜失水，也必须采用加压系
统。
直接甲醇燃料电池
所谓直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell)，它属于质子交换膜燃料电池(PEMFC)中之一类，系直
接使用水溶液以及蒸汽甲醇为燃料供给来源，而不需通过重组器重组甲醇、汽油及天然气等再取出氢以供
发电。相较于质子交换膜燃料电池(PEMFC) ，直接甲醇燃料电池 (DMFC) 低温生电、燃料成分危险性低
与电池结构简单等特性使直接甲醇燃料电池 (DMFC)可能成为可携式电子产品应用的主流。
直接甲醇燃料电池（DMFC）
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。
碱性条件
总反应式：2CH4O+3O2=2CO2+4H2O
正极：3O2+12e~+6H20=12OH~
负极：2CH4O-12e~+12OH~=2CO2+10H2O
酸性条件
总反应同上
正极：3O2+12e~+12H+=6H2O
负极：2CH4O-12e~+2H2O=12H+2CO2
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。
这种电池的期望工作温度为120℃，比标准的质子交换膜燃料电池略高，其效率大约是40%左右。其
缺点是当甲醇低温转换为氢和二氧化碳时要比常规的质子交换膜燃料电池需要更多的白金催化剂。不过，
这种增加的成本可以因方便地使用液体燃料和勿需进行重整便能工作而相形见拙。直接甲醇燃料电池使用
的技术仍处于其发展的早期，但已成功地显示出可以用作移动电话和膝上型电脑的电源，将来还具有为指
定的终端用户使用的潜力。
熔融碳酸盐燃料电池
融碳酸盐燃料电池（MCFC）
1980年研制成功，在650摄氏度下工作，把熔融碳酸盐作为电解质，把送到正极的二氧化碳作为离子载体。
不需要催化剂，而且可以使用天然气等其他气体燃料。但是启动时间较长。
6．1 工作原理[1]
熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)的概念最早出现于20世纪40年代。50年代Broes等人演示了世界上
第一台MCFC。80年代，加压工作的MCFC开始运行。
目前，MCFC的试验与研究工作主要在两方面。应用基础研究集中在解决电池材料的抗熔盐腐蚀问题，
以期延长电池的寿命。在美国、日本与西欧一些国家，MCFC的试验电厂建设正在全面展开，其规模已达
到1--2 MW。
MCFC的工作温度约650℃，余热利用价值颇高。该电池所用的电催化剂以镍为主，不使用贵金属；
并且，它可以采用脱硫煤气或天然气为燃料。它的电池隔膜与电极均采用带铸方法制备，工艺成熟，易于
大批量生产。若应用基础研究能成功地解决电池关键材料的腐蚀等技术难题，使电池使用寿命从现在的1
万一2万h延长到4万h，MCFC将很快地实现商品化，MCFC作为分散型电站或中心电站将迅速进入发
电设备市场。
MCFC的工作原理及电池结构如图6-1和图6-2所示。由图6-2可知，构成MCFC的关键材料与部
件为阳极、阴极、隔膜和集流板或双极板等。
MCFC的电极反应为：
池的区别是，在阴极，二氧化碳为反应物；在阳极，二氧化碳为产物。每通过两个法拉第常数的电量，就
有1mol CO2从阴极转移到阳极。为确保电池稳定连续地工作，必须将在阳极产生的二氧化碳返回到阴极。
通常采用的办法是将阳极室所排出的尾气经燃烧消除其中的氢和一氧化碳后，进行分离除水，然后再将二
氧化碳送回到阴极。
依据Nernst方程，MCFC的可逆电位E为
式中，上标c代表阴极；a代表阳极。