直接甲醇燃料电池的研究意义

直接甲醇燃料电池研究进展

摘要: 介绍了直接甲醇燃料电池的工作原理、研究现状及最新进展, 认为直接甲醇燃料电池是目前较理想的燃料电池, 有广阔的发展前景。直接甲醇燃料电池(DMFC) 具有燃料易运输与存储、重量轻、体积小、结构简单、能量效率高等优点,以固体聚合物作为电解质的直接甲醇燃料电池是理想的车用动力电源,具有广阔的发展前景。

关键词:直接甲醇燃料电池;甲醇;渗透;膜;电催化剂

Performance study on direct methanol fuel cell

Abstract: Working principle, current research situation and latest progress of direct methanol fuel cell are introduced .Fuel cell of this kind is regarded as a perfect one so far, with bright prospects to be expected. Direct methanol fuel cells (DMFC) had several advantages including eas

自呼吸式直接甲醇燃料电池的研究

３６

有色金属（冶炼部分）２００７年４期

自呼吸式直接甲醇燃料电池的研究

林才顺，张红飞，王淑燕，王新东

（北京科技大学物理化学系，北京１０００８３）

摘要：研制了自呼吸式直接甲醇燃料电池（ＤＭＦＣ）测试装置，阴极和阳极采用石墨板，其流场结构为镂空槽道，阳极板带有小型的甲醇溶液储池。试验表明，甲醇最佳浓度为１．５ｍｏｌ／Ｌ，阴极Ｐｔ载量能显著影响电池功率密度，电池性能随着Ｎａｔｉｏｎ溶液含量和电池运行温度的上升而迅速提高，其中电池运行温度对电池性能的影响最大。在阳极催化剂的用量为４．５７ｍｇ／ｃｍ２、阴极催化剂用量为２．１８ｍｇ／ｃｍ２、甲醇溶液浓度为１．５ｍｏｌ／Ｌ、电池运行温度４５℃和常压时，采用空气自呼吸和甲醇溶液自扩散方式，电池的峰值功率密度达到１２．７２ｍＷ／ｃｍ２。关键词：直接甲醇燃料电池；自呼吸式；电池性能中图分类号：ＴＦ９１ｉ．４２

文献标识码：Ａ

文章编号：ｉ００７～７５４５（２００７）０４－－００３６－－０３

ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙ

ＬＩＮＣａｉ—ｓｈｕｎ，ＺＨＡＮＧ

ｏｎ

ＡｉｒＢｒｅａｔｈｉｎｇ

ＤＭＦＣ

Ｘｉｎ—ｄｏｎｇ

Ｈｏｎｇ－ｆｅｉ，ＷＡＮＧＳｈｕ—ｙａｎ，ＷＡＮＧ

Ｓｃｉｅｎｃｅ

（Ｄｅｐａｒｔｍｅ

微型直接甲醇燃料电池的研究进展

作者：林才顺 王新东 王淑燕 马立军

随着电子工业的快速发展,无线通讯设备和各类便携式消费类电子产品不断涌现并迅猛增长,对电池的需求量也在不断增加,同时对所配置的电池性能提出了更高要求。而目前普遍采用的镍镉、镍氢和锂离子电池等由于其制造技术基本成熟、性能发展空间越来越小,已经难以胜任电子产品发展的要求。因此,电子产品市场亟需一种容量更高、环境友好的新型电池来取代目前广泛使用的电池。微型直接甲醇燃料电池(ＤＭＦＣ)是直接利用甲醇水溶液作为燃料的一种质子交换膜燃料电池,体积小、重量轻、系统结构简单、能密度高,燃料来源丰富、价格低廉,储存携带方便,安全性高,而且还能够长时间连续提供电能、更换燃料方便,因而在手机、笔记本电脑、摄像机、个人数字助手以及医疗装置系统等小型民用电源和军事上的单兵携带电源、航天器电源、微电子机械系统电源等方面可以满足便携式电子设备日益提高的高能耗的需求,最有可能补充和替代目前广泛使用的蓄电池而成为理想的动力电源。因此,微型直接甲醇燃料电池的研究和开发正成为电化学和能源科学研究领域的一个主要方向和热点。

1、ＤＭＦＣ的工作原理和特点

微型ＤＭＦＣ的工作原理是:

在阳极区,负

绿色化学评估

系所

专业

指导老师 研究姓名

学号

直接甲醇燃料电池

燃料电池是21世纪首选的“绿色”发电方式,直接甲醇燃料电池(Direct methanol fuel cell,DMFC)是目前继质子交换膜燃料电池(PEMFC)之后,商业化最好的燃料电池。它是将甲醇和氧的化学能通过电极反应直接转换成电能的装置。DMFC除了具有一般燃料电池的优点外,同时还具有室温快速启动、可靠性高、燃料补充方便、体积和质量比能量密度高、红外信号弱、装置轻便机动性强等特点,是一种极有发展前途的清洁能源用功率源,在手机电源等微型移动电源和千瓦级的工业用可移动电源及电动车方面有广泛的应用前景,是燃料电池未来发展的重要方向。

从技术层面上讲, DMFC的研究开发目前依然面临着以下挑战:即①常温下燃料甲醇的电催化氧化速率较慢;②贵金属电催化剂易被CO类中间产物毒化;③在长期使用过程中,甲醇易渗透过质子交换膜到达阴极,使得阴极电催化剂对氧还原性降低、电池性能下降。目前,解决上述问题的方法一是需要开发高活性抗CO中毒的阳极电催化剂;二是需要开发新的质子交换膜,有效地减少甲醇的渗透。随着将直接甲醇燃料电池组应用到便携式产品进程的加快,这就要求DMFC在室温和常压下使用

规划设计丨投资分析丨产业运营

第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章甲醇燃料电池投资项目

可行性研究报告

甲醇燃料电池项目总论 甲醇燃料电池项目建设背景及必要性 甲醇燃料电池报告编写说明 甲醇燃料电池建设规模及产品方案 甲醇燃料电池项目节能分析 甲醇燃料电池环境保护 甲醇燃料电池项目进度规划 甲醇燃料电池投资估算与资金筹措 甲醇燃料电池经济效益分析 甲醇燃料电池项目评价 规划设计丨投资分析丨产业运营

第一章 项目总论

一、项目提出理由

党的十八大以来，总书记以非凡的理论勇气、高超的政治智慧、坚韧不拔的历史担当精神，围绕改革发展稳定、内政外交国防、治党治国治军发表了一系列重要讲话，形成了一系列治国理政新理念新思想新战略。其中，总书记亦对经济新常态下的产业发展问题作出了许多丰富而深刻的论述，这些重要论述是我们深

燃料电池的发展研究应用概况

摘要：燃料电池是一种高效、清洁的电化学发电装置，近年来得到国内外普遍重视。本文详细阐述了燃料电池的近期研究进展与面临的挑战及未来发展方向。燃料电池在宇宙飞船、航天飞机及潜艇动力源方面已经得到应用，在汽车、电站及便携式电源等民用领域成功地示范，但低成本、长寿命仍然是商业化面临的瓶颈问题。未来我国应大力推进燃料电池在水下潜器、航天飞行器等特殊领域的应用，解决高可靠性与安全性及环境适应性等关键问题； 同时，在民用领域要实现燃料电池寿命与成本兼顾，从材料、部件及系统等3个层次深入技术改进与创新，尽快推进燃料电池的商业化。 关键词：燃料电池；发展；应用

能源是国民经济的动力，也是衡量综合国力和人民生活水平的重要指标。随着世界范围内工业的高速发展，全世界对能源的需求日益增加。另外，能源的使用以化石燃料为主，排放了大量CO2、N2O及硫化物等污染物，造成了环境污染，严重危害人民健康。因此，采用清洁、高效的能源利用方式，积极开发新能源，有利于国家和社会经济的可持续发展。燃料电池是一种电化学的发电装置，等温的按电化学方式，直接将化学能转化为电能而不必经过热机过程，不受卡诺循环限制，因而能量转化效率高，且无噪音，无污染，正在成为理想的

核燃料电池

火星机器人-好奇号用的就是核燃料电池，在地球上应用因为价格昂贵，

有污染，功率小等问题，还没有实用化。其实这个技术早有了,也叫“放射性同位素电池”，它是通过半导体换能器将同位素在衰变过程中不断地放出具有热能的射线的热能转变为电能而制造而成。

核电池已成功地用作航天器的电源、心脏起搏器电源。但这种电池利用

的是元素的天然放射性,不是聚变,不可能有大功率版，这应该是没有运用到火车轮船的原因。我觉得也可能美国政府担心，核燃料电池的普级，造核武器的将变得更容易，对世界安全没有好处。而现有的能源选择很多，世界能源也没有到了危机的时候。现在很多尖端设备都成功地应用了核燃料电池，如起搏器、太空卫星、水下作业系统等。

二战时的德国，就用“同位素在衰变”原理开发核能动力为主要目标（用

于潜艇可以长时间潜伏水下），却忽略的原子弹的研究。没能在1943年研造出原子弹，失去一个赢得战争决定性武器。

硬币大小的微型“核燃料电池”

近日，科学家向人们展示了硬币大小的微型“核燃料电池”。该电池利用

放射性同位元素的衰变产生能量。研究人员介绍，放射性物质衰变时，会释放带电粒子，如果能将这些粒子收集起来，便能产生电流。其实，由于核电池能量储藏相当丰富（它的电荷含量是一般标

核燃料电池

火星机器人-好奇号用的就是核燃料电池，在地球上应用因为价格昂贵，

有污染，功率小等问题，还没有实用化。其实这个技术早有了,也叫“放射性同位素电池”，它是通过半导体换能器将同位素在衰变过程中不断地放出具有热能的射线的热能转变为电能而制造而成。

核电池已成功地用作航天器的电源、心脏起搏器电源。但这种电池利用

的是元素的天然放射性,不是聚变,不可能有大功率版，这应该是没有运用到火车轮船的原因。我觉得也可能美国政府担心，核燃料电池的普级，造核武器的将变得更容易，对世界安全没有好处。而现有的能源选择很多，世界能源也没有到了危机的时候。现在很多尖端设备都成功地应用了核燃料电池，如起搏器、太空卫星、水下作业系统等。

二战时的德国，就用“同位素在衰变”原理开发核能动力为主要目标（用

于潜艇可以长时间潜伏水下），却忽略的原子弹的研究。没能在1943年研造出原子弹，失去一个赢得战争决定性武器。

硬币大小的微型“核燃料电池”

近日，科学家向人们展示了硬币大小的微型“核燃料电池”。该电池利用

放射性同位元素的衰变产生能量。研究人员介绍，放射性物质衰变时，会释放带电粒子，如果能将这些粒子收集起来，便能产生电流。其实，由于核电池能量储藏相当丰富（它的电荷含量是一般标

燃料电池的发展研究应用概况

摘要：燃料电池是一种高效、清洁的电化学发电装置，近年来得到国内外普遍重视。本文详细阐述了燃料电池的近期研究进展与面临的挑战及未来发展方向。燃料电池在宇宙飞船、航天飞机及潜艇动力源方面已经得到应用，在汽车、电站及便携式电源等民用领域成功地示范，但低成本、长寿命仍然是商业化面临的瓶颈问题。未来我国应大力推进燃料电池在水下潜器、航天飞行器等特殊领域的应用，解决高可靠性与安全性及环境适应性等关键问题； 同时，在民用领域要实现燃料电池寿命与成本兼顾，从材料、部件及系统等3个层次深入技术改进与创新，尽快推进燃料电池的商业化。 关键词：燃料电池；发展；应用

能源是国民经济的动力，也是衡量综合国力和人民生活水平的重要指标。随着世界范围内工业的高速发展，全世界对能源的需求日益增加。另外，能源的使用以化石燃料为主，排放了大量CO2、N2O及硫化物等污染物，造成了环境污染，严重危害人民健康。因此，采用清洁、高效的能源利用方式，积极开发新能源，有利于国家和社会经济的可持续发展。燃料电池是一种电化学的发电装置，等温的按电化学方式，直接将化学能转化为电能而不必经过热机过程，不受卡诺循环限制，因而能量转化效率高，且无噪音，无污染，正在成为理想的

镁燃料电池的研究进展

摘要：镁燃料电池具有高比能量、安全和成本低等特点，在军事和民用方面有良好的应用前景。综述了各种镁燃料电池系统的工作原理，概括了近年来在镁阳极、阴极电催化剂与结构、电解质添加剂等方面的研究与进展。 关键词：镁燃料电池；镁阳极；阴极；添加剂

（1. Meilin chemical factory, Zunyi Guizhou 563003, China; 2. Harbin Institute of Technology, Harbin Heilongjiang 150001, China）

Abstract: Magnesium fuel cell has a favorable application potential in military and civilian fields because of its high energy density, safety and low cost. The working mechanisms of several kinds of magnesium fuel cell systems were summarized. In addition, the research