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甲醇在送入燃料电池前,会先经过重组器进行甲醇重组反应。且甲醇在-97.0 °C至64.7 °C间皆为液态,使此种燃料电池可在较低温度运作,发电后产生纯水和二氧化碳。
甲醇燃料电池的原理:甲醇燃料电池使用液体甲醇而不是氢气。甲醇(CH3OH)与水混合,并直接进入燃料电池阳极,在此它藉助催化剂层被氧化而生成二氧化碳、氢离子(H+)和电子,电子通过外部电路运动作为燃料电...
甲醇燃料电池的优点 优点:1、体积小巧。2、燃料使用便利。3、洁净环保。4、 理论能量比高 缺点:1、能量转化率低。2、性能衰减快。3、成本高
直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变种,它直接使用甲醇而勿需预先重整。甲醇在阳极转换成二氧化碳,质子和电子,如同标准的质子交换膜燃料电池一样,质子透过质子交换膜在阴极与氧反应,电子通过外电路到...
微型自吸氧直接甲醇燃料电池的阳极极板设计研究
在体积微型化条件下,极板流场图形的设计对燃料电池的性能优化,尤其是提高面积比功率,具有极其重要的意义.本文设计了不同沟道和沟脊宽度的阳极极板,测试了相应微型自吸氧燃料电池的性能变化.实验结果表明,在沟脊宽度小于沟道宽度的条件下,增加沟道或沟脊宽度都能改善微型燃料电池的性能,但改善幅度随宽度增加而趋缓.当沟道和沟脊宽度等比例变化时,性能随宽度的增加的最优值为600μm,其性能达到了2.87mW/cm2,优于沟道和沟脊均为400μm和800μm的燃料电池的性能.
直接甲醇燃料电池阳极通道内气泡行为
阳极催化层表面反应生成的CO2气体能否及时通过扩散层和阳极通道排出直接甲醇燃料电池(DMFC),对DMFC的性能及寿命具有重要影响,因此揭示气泡行为机理对DMFC的优化具有重要的意义。本文将DMFC阳极通道内气泡形成过程简化为气体垂直注入恒流液体中形成气泡的过程,利用可视化实验研究了气体垂直注入恒流液体中形成气泡以及气泡脱离的过程,考察了气体流量、液体流量以及浮力对气泡形成、生长及脱离过程的影响。结果表明:气泡的形成由气体的压力和表面张力产生的毛细压力共同作用,气泡生长和脱离过程相对于孕育过程较快;随着气体流量的增加,产生气泡的时间间隔变短,气泡间聚并的位置逐渐向前推移,气泡的脱离时间先减小后增大;随着液体流量的增加,气泡由弹状流向泡状流渐变,气泡的脱离时间先急剧变小,后趋于平缓;浮力对竖直向下形成气泡的影响较为明显,浮力的作用使竖直向下不易形成气泡且难于脱离孔道口。
直接甲醇燃料电池的工作原理与质子交换膜燃料电池的工作原理基本相同。不同之处在于直接甲醇燃料电池的燃料为甲醇(气态或液态),氧化剂仍为空气和纯氧。直接甲醇燃料电池的工作原理如图1《DMFC原理图》所示。其阳极和阴极催化剂分别为Pt-Ru/C(或Pt-Ru黑)和Pt-C。其电极反应为
阳极:CH3OH H2O→CO2 6H 6e-
阴极:1.5O2 6e- 6H →3H2O
电池的总反应为CH3OH 1.5O2→2H2O CO2
通过热力学关系和热力学数据,可得到DMFC在标准状态下的理论开路电压(可逆电动势)为:
E0=-△G0/nF=-(-702450)/(6×96500)=1.213V
对于DMFC理论转换效率,由热力学数据可得η=△G÷△H=-702450÷(-26550)=96.68%
实际上由于电池内阻的存在和电极工作时极化现象的产生,特别是甲醇有较高的氧化过电位,使得电池实际效率和比能量大大降低。
研究内容:以直接甲醇燃料电池阴极水淹诱导的局部寄生析氢反应为研究对象,运用实验诊断和数值模拟相结合的方法研究如下内容:(1)阴极水淹诱导寄生析氢反应的阈值条件及相应的电压突降机理;(2)发生局部析氢现象时,原电池区与电解区两对半反应的三维空间分布;(3)寄生析氢反应对甲醇穿透和阴极水淹的反作用。..研究意义:直接甲醇燃料电池内的自发寄生析氢反应是三年前才被发现和认识的新现象,与之相关的研究目前还处于探索阶段。寄生析氢现象不仅涉及电化学反应的复杂变化,同时也与甲醇穿透、阴极水淹、电子传导和质子传导等重要的传输过程密切相关、互为因果。因此,系统地研究阴极水淹诱导的析氢反应,不仅对于深入理解多组分传输与电化学反应的耦合关系具有重要的学术意义,也有助于提高模型预测的适用范围和准确性,为电池的优化设计和可靠运行提供依据。 2100433B
nonpolar solvent
根据非极性化合物较易溶解于非极性溶剂中的溶解度规律,多数有机化合物为非极性或极性较小的化合物,较易溶于非极性溶剂中,如烷烃、苯等为典型的非极性溶媒,它们较多用于有机化合物的萃取、分离、纯化和分析等。2100433B