燃料电池之直接甲醇燃料电池课件.ppt

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1、燃料电池直接醇类燃料电池DirectAlcoholFuelCell，DAFC5.5直接醇类燃料电池直接醇类燃料电池（DAFC)与PEMFC相近，只是不用氢作燃料，而是直接用醇类和其他有机分子作燃料。直接醇类燃料电池就是将有机小分子醇类和氧气的化学能转化为电能的一种能量转化装置。而以前的研究工作大都是针对用甲醇直接作燃料的直接甲醇燃料电池(DMFC)的。工作原理阳极反应：CH3OH+H2OCO2+6H++6e-阴极反应:3/2O2+6H++6e-3H2O总反应：CH3OH+3/2O2CO2+H2O基本结构基本结构阴极阳极质子交换膜流场板双极板直接醇类燃料电池的研发概况氢作燃料的不安全性20

2、世纪末期，由于加拿大巴拉德公司研制成了汽车动力源用的PEMFC,PEMFC的研制受到了各国政府和许多大的汽车公司的重视并得到迅速的发展，出现了多种多样的PEMFC电动汽车的样车。但是PEMFC还面临一些重大的问题。除了PEMFC的价格高以外，主要的问题是目前的PEMFC的燃料一般是高压氢，因此，在储运和使用方面都有很大的不安全性，如要把目前的加油站改装成加氢站必须要巨大的费用。三种办法解决办法车载的甲醇、汽油或天然气高温裂解制氢装置来作为氢源使用储氢材料来储存氢气用醇类或有机化合物直接作PEMFC的燃料的DAFC来代替PEMFC三种办法解决办法车载的甲醇、汽油或天然气高温裂解制氢装置来作

3、为氢源使用储氢材料来储存氢气用醇类或有机化合物直接作PEMFC的燃料的DAFC来代替PEMFC含有CO，需要研制抗CO中毒的阳极催化剂,且需要高温三种办法解决办法车载的甲醇、汽油或天然气高温裂解制氢装置来作为氢源使用储氢材料来储存氢气用醇类或有机化合物直接作PEMFC的燃料的DAFC来代替PEMFC对储氢材料要求比较苛刻（储氢材料的储氢容量在质量比大于7%时才有使用价值，目前最佳的一半小于3%，高温下才能放出氢气三种办法解决办法车载的甲醇、汽油或天然气高温裂解制氢装置来作为氢源使用储氢材料来储存氢气用醇类或有机化合物直接作PEMFC的燃料的DAFC来代替PEMFC发展概况DMFC的研究始

4、于20世纪50年代，在1961年美国的爱里斯·伽尔穆公司就研制成输出功率为600W的DMFC堆，用H2O2作氧化剂，电解液为碱性。1965年，荷兰ESSO公司研制成功132W的DMFC，空气为氧化剂，硫酸为电解液。此时，这方面的研究没有受到重视，进展比较缓慢。直到20世纪90年代，由于PEMFC商业化进程中遇到氢源的问题，而且DAFC具有结构简单、体积小、比能量高、维修方便、燃料的储运和使用安全方便等优点，人们才开始关注它，DAFC可作为便携式电源和电动车电源，预计将在汽车、小型家用电器、传感器、摄像机、笔记本电脑、手机以及军事移动性仪器等领域有着巨大应用潜力。1993年美国吉讷公司研制

5、成的DMFC单体电池在60℃下，用氧作氧化剂，当工作电压为0.535V时，输出的电流密度可达100mA/cm2。1996年，美国LosAlamos国家实验室研制成用甲醇蒸汽-空气的DMFC单体电池在130℃下工作时，0.5V下输出的电流密度可达370mA/cm2。同年，德国西门子公司研制用甲醇蒸汽-氧气的DMFC单体电池，在140℃下工作时，0.5V下输出的电流密度可达500mA/cm2在DAFC研制初期，考虑到甲醇来源丰富、价格低廉，在常温常压下是液体，易于运输储存，能量密度高、分子结构简单，无较难裂解C-C键，电化学活性高，能保持较高的能量转换效率，所以研究集中到DMFC上，后来，由

6、于发现甲醇直接作燃料还有一定的问题，研究才慢慢扩展到DAFC。目前，世界上有许多单位都在进行DAFC的研发工作，研究目标主要针对小型仪器设备的电源。德国西门子公司已研制成百瓦级的DMFC,在110℃的工作温度下，功率密度达100mW/cm2.德国太阳能和氢能研究中心研制了室温下工作的DMFC,电池功率密度为9mW/cm2，工作寿命已达10000h。德国斯马特燃料电池公司在2004年宣布，该公司已经向数百家特定客户出售了平均输出功率为25W,质量为1.1kg的DMFC,可作为内置笔记本电脑中的电源连续工作8-10h,燃料为没有经过水稀释的纯甲醇。很多研究该燃料电池的主要用于个人电脑、小型家

7、用电器和户外移动电源等。目前，作为车用动力源的DAFC的研制还较少，因为初步的计算表明，工作温度在100℃以下，以甲醇和空气为燃料和氧化剂，只有当功率密度达到200-300mW/cm2时,DAFC才有可能成为车载动力电源。第一辆DMFC电动汽车样车已由克莱斯勒公司设在德国乌尔姆的研发中心研制成功。该车最高车速35km/h，但续驶里程有限，只有15km。2003年，雅马哈发电机公司宣布成功研制了DMFC摩托车，DMFC的功率为500W