全面解析直接甲醇燃料动力电池

今天小编要来为大家全面讲解下直接甲醇燃料动力电池。直接甲醇燃料动力电池（DMFC）有很多优点，这使得它未来极有可能成为便携式产品的主流电源。

技术原理

DMFC以碳作为电池的阴极和阳极，而两个电池间则为具有渗透性的薄膜所构成。其电解质为离子交换膜，薄膜的表面则涂有可以加速反应的触媒。甲醇溶液透过阳极进入燃料动力电池，氧气则由阴极进入燃料动力电池。经由触媒的用途使得甲醇所含的氢原子裂解成质子与电子，其中质子被氧吸引到薄膜的另一边，电子则经由外电路形成电流后到达阴极，跟氧形成水。DMFC的化学反应如下：

阳极反应公式：CH3OH+H2O→CO2+6H++6e

阴极反应公式：3/2O2+6H++6e→3H2O

全反应公式：CH3OH+3/2O2→CO2+2H2O

一个DMFC目前可以出现300-500毫瓦特每平方厘米。新增电池的面积以及电池数量可以供应足够的车辆以及固定应用所要的任何瓦特以至千瓦。DMFC的操作温度范围则在合适的室温到80℃左右。其效率大约是40%左右。DMFC储存方便且成本低，启动速度亦很快。DMFC缺点是当甲醇低温转换为氢和二氧化碳时要比常规的质子交换膜燃料动力电池要更多的白金催化剂。

优点

DMFC直接使用甲醇为燃料，不需燃料的前期处理程序，这使得DMFC很容易微小化。更重要的是DMFC通过特定的方法使甲醇和空气化学反应出现热力学电势。不用借助运动机件，DMFC通过点化学反应出现电流，不用燃烧，无需将燃料春村重新变为氢气或将氢气暴露于质子交换膜（pEM），除去了內部加热冷却金属板、水和热力处理系统、压强平衡、转化器等设备。而且DMFC是用双槽结构，可以用非金属、轻而易曲的材料制成，和金属材料相比大大降低了成本。再加上DMFC的能量密度是锂离子电池的10倍，能设计出更轻薄化的产品。各界均预期DMFC有望在不久的将来成为电子产品的重要电源。

应用

基于上述优点，现时DMFC技术研究集中在手机、笔记本电脑和其他便携式产品的应用，希望这些装置可以拥有更长寿的电池。其他DMFC的应用焦点包括手提电力工具、低电能远程设备如助听器、烟雾探测器、窃听器警报、酒店锁和仪表读数器等。

目前不少人的眼光都集中在DMFC在便携式产品中的应用情况，但事实上DMFC还可以应用于不同的层面。在发展我国家，DMFC是理想的能源装备，不但可以连接到高压输出电网供应补充电力，也可作为高效率的后备电源。

技术困难

首先在制作材料方面，现时的甲醇氧化剂反应太慢，造成DMFC的发电功率过小，必须整合大量的燃料动力电池才能达到额定的功率需求。而且使用大量的贵重金属催化剂，除了燃料动力电池的建构成本无法有效降低外，相对会使得系统体积过大，降低实用化的可能性。现时目标以新增催化剂使用量，以及开发非贵重金属催化剂两方面着手。

在电池系统设计方面，目前各家以开发平面式燃料动力电池堆为重点。如何建构一个可以量产的平面式燃料动力电池组，将会是小型燃料动力电池能否应用的一个重要课题。此外甲醇浓度控制循环装置，在阳极出现的二氧化碳如何排除、阴极端出现的水如何控制以免造成使用者的困扰，这些相关议题必须在系统设计或是与应用端整合时一并考虑，且不可造成大量的电能损耗以及新增过多的系统体积。

在市场的竞争方面，面对锂离子电池成本下降，以及纳米材料有助提升锂离子电池电容量，加上目前锂离子电池能量管理系统进一步改善，能有效提升锂离子电池的使用时间，都会冷却电子产品公司对燃料动力电池的期待。