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1、第三章 直接醇类燃料电池第三章 直接醇类燃料电池 第一节 质子交换膜醇类燃料电池 第二节 阴离子交换膜醇类燃料电池 第三节 甲醇工业的发展 第一节 质子交换膜醇类燃料电池 1.1 直接醇类燃料电池的工作原理 DMFC单电池由 质子交换膜、电 极、极板和电流 收集板组成 电极由扩散层和催化层组成，其中催化层是 电化学反应发生的场所。常用的催化剂为炭载贵 金属催化剂，阳极催化剂为Pt-RuC，阴极催 化剂为Pt/C。扩散层的作用是传导反应物、支撑 催化层，一般是由导电的多孔材料，如炭纸或炭 布。目前质子交换膜多采用全氟碳酸高分子膜， 如Nafion膜。 甲醇在Pt上的三种吸附方式： 1.2 DMF
2、C电池材料和元件 一、催化剂 二、质子交换膜 电解质膜也是DMFC的关键材料之一，目前采用的电解 质膜主要是美国Du Pont公司生产的Nafion系列全 氟磺酸膜。 DMFC中甲醇的渗透受甲醇浓度、温度、膜厚度和电流 密度等因素的影响。电池的开路电压随着甲醇的浓 度增大而降低。这主要是由于浓度越高，甲醇透过 膜的渗透会加剧，从而导致丁较低的电池性能。在 高浓度的甲醇情况下，通过直接穿透Nafion膜的甲 醇量占燃料总量的比例可高达40。同时，甲醇对 阴极产生的毒化作用增强，阴极的性能明显降低。 膜的厚度对甲醇的渗透有重要的影响，甲醇的 渗透速率与膜的厚度成反比，随着膜厚度的 增加，甲醇渗透量
3、减少。 当膜的厚度从127nm增加到356nm时，甲醇 的渗透可减少约40。50。这是因为当 膜的厚度增加时，甲醇在膜中的传质阻力会 不断增大。膜的当量对甲醇渗透也有影响， 当量大的Nafion膜具有较低的甲醇渗透率， 因为当量大的膜其膜内传质阻力较大。 聚苯并咪唑(PBI)磺化后附加在Nafion膜 上制成的复合膜，既保持较高的电导率，又 降低甲醇渗透率。聚醚醚酮(PEEK)、聚醚矾 (PES)、聚矾(PS)、聚酰亚胺(PI)和聚磷脂 (POP)等具有良好的热稳定性和机械强度的 聚合物，通过磺化引入磺酸根基团，也可用 做DMFC的电解质膜。 三、膜电极 1.3 DMFC的应用 世界最小的 甲醇燃料电 池 NEC在“NanoTech 2003”展会上展出 的笔记本计算机燃 料电池试制品 。 在笔记本计算机中 嵌入燃料电池后的 产品模型 1.4 DMFC的挑战 ? 目前DMFC研究开发依然面临严重的挑战。 常温下燃料甲醇的电催化氧化速率较慢，责 金属电催化剂易被CO类中间产物毒化，电 流密度较低，电池工作时甲醇从阳极至阴极 的渗透率较高等。
