乙醇燃料電池種類

乙醇燃料電池，酸作電解質(zhì)

總反應(yīng):C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O

正:3O2+12H(+) +12e(- ) = 6H2O

負:C2H5OH+ 3H2O - 12e(-)=2CO2+ 12H(+)

乙醇燃料電池，堿溶作電解質(zhì)

總反應(yīng):C2H5OH+3O2+4KOH=2K2CO3+5H2O

負極:C2H5OH+16OH(-)-12e(-)=2CO3(2-)+11H2O

正極:3O2+12e(-)+6H2O=12OH(-)

乙醇燃料電池---直接乙醇燃料電池(DEFC)由于乙醇的天然存在性、無毒,是一種可再生能源開始引起人們的研究興趣。然而，乙醇燃料電池目前多以含有CO2的空氣作為氧氣的來源，故堿性不斷的下降，進而使得電池?zé)o法完全正常的運轉(zhuǎn)，甚至根本無法運轉(zhuǎn)。但與直接甲醇燃料電池和氫氧質(zhì)子交換膜燃料電池相比,DEFC的功率密度很低,遠不能達到工業(yè)應(yīng)用的水平。雖然直接甲醇燃料電池中的甲醇滲透問題受到人們的關(guān)注而且已經(jīng)進行了深入研究,但DEFC 中的乙醇滲透問題目前鮮有問津。在本論文中,系統(tǒng)研究了乙醇透過Nafion-115 電解質(zhì)膜的滲透率,并與相應(yīng)的甲醇的滲透率進行了比較。與此同時,研究比較了它們對PtRu 為陽極催化劑的直接醇類燃料電池性能的影響。進一步研究了膜電極集合體(Membrane Electrode Assembly, MEA)制備方法對DEFC 性能的影響。而且采用半電池和單池評價技術(shù)研究了乙醇在碳載PtSn催化劑上的電氧化機理。此外,對以乙醇為燃料的質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)操作體系進行了有效能分析(ExergyAnalysis)。 實驗結(jié)果表明與相同濃度的甲醇水溶液相比,透過Nafion膜的乙醇的滲透率低于甲醇的滲透率。由于乙醇滲透率小而且乙醇在Pt/C 催化劑上的電氧化活性低使得乙醇滲透對直接醇類燃料電池的陰極性能影響小。但是,乙醇對電解質(zhì)膜的溶脹能力強,造成了電池性能衰減和失活,這是DEFC 研究的一個重要技術(shù)難題。 MEA 制備方法對乙醇滲透、DEFC 的開路電壓和電池性能都有明顯的影響。盡管與傳統(tǒng)電極制備方法相比,薄層轉(zhuǎn)壓技術(shù)的多步驟操作過程對陽極PtRu 催化劑的表面組成和陰極Pt 催化劑的粒徑分布都有明顯的影響,但由于其制備的MEA 催化層薄而且催化劑與電解質(zhì)膜之間接觸好而使之具有較好的DEFC 性能。 從Pt/C 和PtSn/C 分別為DEFC 陽極催化劑的單池恒電流放電產(chǎn)物分布以及電化學(xué)表征結(jié)果可以看出,錫能夠明顯提高鉑對乙醇的電催化活性,它能使乙醇比在Pt 上更低的電位下氧化生成乙酸,但是,乙醇氧化的產(chǎn)物仍然主要是含C-C 的化合物,C-C 鍵的斷裂仍是其核心問題。根據(jù)單池放電產(chǎn)物的分布結(jié)果提出了乙醇在PtSn/C 催化劑上電氧化的可能機理。

1.易儲存，易推廣:與H2、CO、CH4等氣體燃料電池的燃料相比，乙醇是液體的，易儲存，尤其是無需在現(xiàn)有的公路交通體系下"另起爐灶"--建設(shè)耗資巨大的氣體燃料補給站(加氣站)，只要在現(xiàn)有的加油站的基礎(chǔ)上，稍加改動即可完成產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)。

2.乙醇燃料工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)完善，如可由煤炭加水制成，或由含有纖維素的"農(nóng)業(yè)剩余廢物"水解發(fā)酵得到。

3.乙醇(就是俗稱的酒精)，基本無毒，并且有特殊氣味;所以一旦泄漏對生物和環(huán)境的危害很小，并且容易被發(fā)現(xiàn)。

然后，我們看看其機理和目前存在的問題:總結(jié)了一下研究者提出的可能機理，我認為有可能將乙醇完全反應(yīng)為CO2和H2O:

CH3CH2OH + H20一CH3COOH+4H+ + e (1)

CH3CH2OH~CH3CHO +2H++2e(2)

Pt + H2O一Pt-OHads + H + +e- ( 3 )

CH3CHO +Pt-OHads一CH3COOH+H十+e -+_Pt (4)

Pt + CH3CH0-Pt-(CO-CH3 )ads+H十+e- (5)

Pt + Pt一(CO-CH3 )a。一Pt一(CO)ad, + Pt一(CH; )ads (6)

2Pt+H2O-Pt-O Hate十Pt-H,d, (7)

Pt一(CH3)a&+Pt-Had一CH4+2 Pt (8)

Pt--(CH3)ads+Pt--OHads-2Pt+CH3OH(9)

Pt+CH3OH-Pt-(CHOH)+H+e-(10)

Pt-(CHOH)+Pt-OHads-CHO+H2O+2Pt(11)

Pt+CHO-Pt-(CO)ads+H+e(12)

Pt一(CO)aas+Pt-OHad一CO2+2 Pt+H十+e- (13)

但是，由于很多的步驟多有H+和CO2的生成，所以消耗了OH-，然而"關(guān)鍵的步驟"有需要Pt-OHads充分的存在才能進行，因此，若要讓乙醇充分完全的反應(yīng)，則必須保持OH-離子的充分過量(甚至是過飽和)才行。

。。。

1.用純的O2，或是現(xiàn)制的O2。

2.對堿性的溶液進行定期的更新，或使用化學(xué)的藥劑"激活"。

3.不使用時，阻斷空氣，延長使用的時間。