應(yīng)用科技直接甲醇燃料電池及其前景夏華丹(武漢商業(yè)服務(wù)學(xué)院機(jī)電工程系，湖北武漢430056)[摘要]直接甲醇燃料電池0MFC)因其體積小、能量密度大等優(yōu)點(diǎn)已成為最具發(fā)展前景的燃料電池之一。本文以介紹燃料電池的歷史，燃料電池的種類，和直接甲醇燃料電池的工作原理為主，主要論述了直接甲醇燃料電池的優(yōu)勢(shì)及其發(fā)展前景。而因直接甲醇燃料的優(yōu)勢(shì)，使其更多的使用于便攜式設(shè)備中。[關(guān)鍵詞]燃料電池;直接甲醇燃料電池;原理;應(yīng)用燃料電池是一種將燃料與 氧化劑的化學(xué)能通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)燃料電池直接使用甲醇而無(wú)需預(yù)先重整。甲醇在陽(yáng)極轉(zhuǎn)換成二氧化碳和變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電裝置。燃料電池有許多優(yōu)點(diǎn)，由于它不受卡諾循環(huán)的氫，如同標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)子交換膜燃料電池-樣，之后氫再與氧反應(yīng)。限制，與傳統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)相比能量轉(zhuǎn)換效率高。它一般用氯作燃這種電池的期望工作溫度為120C,略高于標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)子交換膜燃料，氧氣為氧化劑，而產(chǎn)物為水，因而對(duì)環(huán)境的污染很小。由于不同類料電池，效率大約是40%。其缺點(diǎn)是需要更多的白金催化劑。型的燃料電池在不同場(chǎng)合的應(yīng)用，使燃料電池有著廣泛的用途。24再生型燃料電池(RFC)燃料電池的歷史再生型燃料電池技術(shù)相對(duì)較新，但全球有許多研究小組正在從事燃料電池的歷史可以追溯到第19世紀(jì)英國(guó)法官和科學(xué)家William這方面的研究。它與普通燃料電池的相同之處在于也用氫和氧來(lái)生成RobertGrove 爵士的工作。1839 年，Grove所進(jìn)行的電解作用實(shí)電、熱和水。其不同之處是它還進(jìn)行電解。燃料電池中生成的水再送回驗(yàn)--使用電將水分解成氫和氧一 是人們后來(lái)稱之為燃料電池的第到以太陽(yáng)能為動(dòng)力的電解池中，在那兒分解成氫和氧組分，然后這種組-個(gè)裝置。分再送回到燃料電池。這-技術(shù)目前仍有許多問(wèn)題尚待解決， 例如成本劍橋大學(xué)的工程師Francis Thomas Bacon博士完成了燃料電池歷以及進(jìn)步改進(jìn)太陽(yáng)能利用的穩(wěn)定性等問(wèn)題。史的主要-章。1932年，Bacon 博士發(fā)明了Bacon電池，它也就是第3直接甲醇燃料電池的運(yùn)怍原理一個(gè)堿性燃料電池 (alkaline fuelcell AFC)。20世紀(jì)初期，飛機(jī)制造所謂直接甲醇燃料電池(DirectMethanolFuelCell, 它屬于質(zhì)商Pratt&Whitney獲得Bacon的堿性燃料電池專利執(zhí)照。之后，這種子交換膜燃料電池(PEMFCI 中之一類，系直接使用液態(tài)甲醇為燃料堿性電池便用于大多數(shù)飛行任務(wù)。它能產(chǎn)生可飲用水作為副產(chǎn)品是使用供給來(lái)源，而不需透過(guò)重組器重組甲醇、汽油及天然氣等再取出氫以燃料電池作為能源的另一好處。在整個(gè)20世紀(jì)的70、80年代，人們供發(fā)電。相較于質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC),直接甲醇燃料電池大量研究開發(fā)所需的材料，探紫最佳的燃料源，同時(shí)迅速降低燃料電池(DMFC)低溫生電、燃料成分危險(xiǎn)性低、生電結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特性使直接技術(shù)的成本。直到20世紀(jì)90年代，一種廉價(jià)的，清潔的，可再生的甲醇燃料電池DMFQ成為便攜式電子產(chǎn)品應(yīng)用的主流。能源最終成為事實(shí)。31 直接甲 醇燃料電池的運(yùn)作原理目前，許多公共設(shè)施都用了燃料電池，很多汽車公司也已經(jīng)設(shè)計(jì)直接甲醇燃料電池含有陰陽(yáng)兩個(gè)電極，而兩個(gè)電極之間由具有滲出燃料電池汽車。在北美和歐洲的許多城市，以燃料電池為動(dòng)力的公共透性的薄膜所構(gòu)成。離子交換膜為其電解質(zhì)，薄膜的表面則涂有可以加汽車也已進(jìn)入試用。在今后的幾十年中，鑒于人們對(duì)能源危機(jī)的擔(dān)心，速反應(yīng)的觸媒。甲醇溶液透過(guò)陽(yáng)極進(jìn)入燃料電池,氧氣由陰極進(jìn)入燃以及大量使用石油燃料對(duì)環(huán)境的破壞已受到愈來(lái)愈多人的關(guān)注，這必將料電池。經(jīng)由觸媒的作用使甲醇所含的氫原子(hydrogen) 裂解成質(zhì)促進(jìn)燃料電池的發(fā)展。子(proton) 與電子(electron), 其中質(zhì)子被氧吸引到薄膜的另-2燃料電池的種類邊，電子則經(jīng)由外電路形成電流后到達(dá)陰極，與氧(O2) 形成水燃料電池依據(jù)其電解質(zhì)的性質(zhì)而分為不同的類型，每類燃料電池(H20)。需要特殊的材料和燃料，且用于其特殊的應(yīng)用。直接甲醇燃料電池DMFQ反應(yīng)式如下:21質(zhì)子 交換膜燃料電池(PEMFC)陽(yáng)極反應(yīng): CH.OH+H.0→CO+ 6H+6e-該技術(shù)是General Electric公司在20世紀(jì)50年代發(fā)明的，被陰極反應(yīng): 3/20+ 6H'+ 6e~→3H2ONASA用來(lái)為其Gemini空間項(xiàng)目提供動(dòng)力。目前這種燃料電池被汽車電池反應(yīng): CH2OH+3/202-→CO2+2H2O公司用來(lái)取代原來(lái)使用的內(nèi)燃機(jī)。工作多理當(dāng)然，要使該技術(shù)廣泛應(yīng)用仍需解決一系列的問(wèn)題。 其中制造成本是最主要的問(wèn)題，因?yàn)槟げ牧虾痛呋瘎┒际职嘿F。同時(shí)這種電池需要純凈的氫方能工作，因?yàn)樗鼈儤O易受到一氧化碳和其它雜質(zhì)的污染。22堿性燃料電池 AFC)燃料電池技術(shù)中發(fā)展最快的一種要算是堿性燃料電池,主要為航空服務(wù)。堿性燃料電池的設(shè)計(jì)與質(zhì)子交換膜燃料電池的設(shè)計(jì)基本相似，但其使用的電解質(zhì)為穩(wěn)定的氫氧化鉀基質(zhì)或水溶液，而且電化學(xué)反應(yīng)也稍有不同與羥基(OH)從陰極移動(dòng)到陽(yáng)極與氫反應(yīng)生成水和電子。這些32 直接甲醇燃料電池與二次電池的比較電子為外部電路提供能量，然后回到陰極與氧和水反應(yīng)生成更多的羥基直接甲醇燃料電池相較于目前主流二次電池如鋰離子電池或鎳氫離子。堿性燃料電池啟動(dòng)很快，但其電力密度卻比質(zhì)子交換膜燃料電池電池具有高能量密度的優(yōu)勢(shì)。直接甲醇燃料電池的理論能量密度是的密度大約低+倍，在汽車中使用非常笨拙。不過(guò)，由于它們是燃料電4780Wh/L，相較于鎳氧的200Whr/L.鋰離子的310Whr/L都有較大優(yōu)勢(shì)。另外與二次電池蓄電再放電的機(jī)制不同，燃料電池可以說(shuō)是池中生產(chǎn)成本最低的一種，因而可用于小型的固定發(fā)電裝置。能源轉(zhuǎn)換器，只要持續(xù)供應(yīng)燃料即可持續(xù)產(chǎn)生電力，不會(huì)有電力中斷或23直接 甲醇燃料電池()MFC)直接甲醇燃料電池是質(zhì)子交換膜燃料電池的一種變異，直接甲醇更換電池的現(xiàn)象。261七科技鳳克接牛頓燃村電池與次電池的比較案，是一種被動(dòng)式燃料供給系統(tǒng)。通常，燃料電池將甲醇與水混合，再;體積輪重配厘濃縮至原來(lái)的30%。經(jīng)過(guò)了一系列耐用及可靠性測(cè)試，東芝打算進(jìn)一能源供給萬(wàn)式LVattHours per Luter)步促使該技術(shù)的成熟以將DMFC集成到商業(yè)產(chǎn)品中。pechasrgeable Datteeskerchsrosbin Bttrsee5結(jié)語(yǔ)/d(celi only)從目前的技術(shù)水平看，DMFC的功率密度比氫氧燃料電池低，因/ME(ce11. on1y)此這類電池更適用于小型電器中，如移動(dòng)電話、筆記本電腦等。-1onlce110n121現(xiàn)在，國(guó)外的很多廠商都開始研究并著手于以此作為燃料。直接-1amlpacb)甲醇燃料電池(DMFC) 由于使用液體甲醇作燃料，電池安全，系統(tǒng)簡(jiǎn)Fuel Ce118單，運(yùn)行方便，具有很廣闊的商業(yè)化前景。Te thuol (theoretic4小型直接甲醇燃料電池發(fā)展動(dòng)向燃料電池的日益發(fā)展使它們正成為不斷增加的移動(dòng)電器的主要能1劉建闖，農(nóng)寶廉,魏昭彬.直接甲醇燃料電池的原理、進(jìn)展和主要技術(shù)問(wèn)[參考文獻(xiàn)]源。微型燃料電池因其使用壽命長(zhǎng)，重量輕和充電方便等優(yōu)點(diǎn)，與常規(guī)題[J.電源技術(shù),2001.電池相比具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。四唐水華顏伏伍,李小毅向禹直接甲醇燃料電池在汽車上的應(yīng)用前景分如果要使燃料電池能在筆記本電腦，移動(dòng)電話和攝錄影機(jī)等設(shè)備析U.節(jié)能與環(huán)保2005.中應(yīng)用，其工作溫度，燃料的可用性，以及快速激活將成為人們考慮的31江茂海,那航馬重芳,賈杰林,劉口.葉芳,俞堅(jiān).直接甲醇燃料電他動(dòng)態(tài)性能的研究0.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)20050.主要參數(shù)，目前大多數(shù)研究工作均集中在對(duì)低溫質(zhì)子交換膜燃料電池和4胡西多，曾志峰徐常咸于非,謝暉酸性甲醇燃料電池陽(yáng)極催化劑的研究直接甲醇燃料電池的改進(jìn)。正如其名稱所示，這些燃料電池以直接提供進(jìn)展田東莞理工學(xué)院學(xué)報(bào),2007.的甲醇-水混合物為基礎(chǔ)工作,不需要預(yù)先重整。例如東芝公司表示，其閃存播放器尺寸為23x75x10mm,充入3.5ml濃縮甲醇能夠支持大概35小時(shí)的音頻播放:硬盤播放器尺寸較大為60x75x10mm,充入10ml濃縮甲醇可支持多達(dá)60小時(shí)的音頻播放。東芝的DMFC技術(shù)適用于小型燃料電池、采用濃縮甲醇解決方(上接第260頁(yè))xlsheetClls(1, 1="abc' '給單元格1行駛列賦值以從SQL數(shù)據(jù)庫(kù)直接輸出。本系統(tǒng)采用從VB中輸出成EXCLE文件的Endif方法。系統(tǒng)中已事先做好-個(gè)與VB對(duì)應(yīng)的EXCLE文件，用戶在用查3系統(tǒng)的擴(kuò)展詢方式打開需輸出的項(xiàng)目后，點(diǎn)擊輸出，所需數(shù)據(jù)會(huì)以EXCLE文件方本系統(tǒng)目前的功能設(shè)定在設(shè)備維護(hù)管理方面，其實(shí)他的功能實(shí)現(xiàn)式顯示，再將文件另存到用戶指定的目錄中即可。而輸出的程序如下:的方法在生產(chǎn)管理的各個(gè)方面都是可以應(yīng)用的。而擴(kuò)展的方法也并不困DimxlAppAsExcelApplication'定義EXCEL類難，只需在現(xiàn)有的系統(tǒng)中加入所需的頁(yè)面窗口，而功能與原系統(tǒng)中的實(shí)Dimx!Book AsExcelWorkbook'定義工件簿類現(xiàn)方式相識(shí)，開發(fā)難度也不大。所以根據(jù)生產(chǎn)的需要，本系統(tǒng)還有著很DimxlsheetAsExcel!Worksheet'定義工作表類大的擴(kuò)展空間的。PrivateSubCommand1_ Clicko'打開EXCEL過(guò)程IfDirfDAtemplexcelbz)="Then' 判斷EXCEL是否打開SetxlApp =CreateObjectExcelApplication"'創(chuàng)建EXCEL應(yīng)用類XlAp.Visible=True'設(shè)置EXCEL可見(jiàn)[1]梁音選新煸Visual Basic程序設(shè)計(jì)教程北京電子工業(yè)出版社.2002.Set xIBook = xIApp.Workbooks.Open(DX.tempbbxls)'打開(2)]劉納文精通Visual Basic 6.0中文版北京電子工業(yè)出版社,1998.EXCEL工作簿Setxlsheet=xlBookWorksheets(1)'打開EXCEL工作表xlsheetActivate'激活工作表262呼秀數(shù)搪)