直接甲醇/空气燃料电池

直接甲醇/空气燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell，DMFC）属于质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）中的类，直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇为燃料供给来源，而不需通过甲醇、汽油及天然气的重整制氢以供发电。相较于质子交换膜燃料电池（PEMFC），直接甲醇/空气燃料电池具备低温快速启动、燃料洁净环保以及电池结构简单等特性。这使得直接甲醇燃料电池可能成为未来便携式电子产品应用的主流1。

原理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(氢核或氢离子)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迁移往并在阴极与氧反应，而电子则通过外电路的负载到达阳极，并做功。

碱性条件

在负极： 2CH3OH + 16 (OH-) - 12 (e–) → 2（CO32-）+ 12 (H2O)

在正极： 3O2+ 12 (e–) + 6 (H2O) → 12 (OH-）

总反应式：2 CH3OH + 3O2+ 4(OH-)= 2 （CO32-）+ 6H2O

酸性条件

在负极：2 (CH3OH) - 12 (e–) + 2 H2O → 12H++ 2CO2

在正极：3O2+ 12 (e-) + 12 H+→ 6 H2O

总反应式: 2CH3OH + 3O2= 4H2O + 2CO2

这种电池的期望工作温度为120摄氏度以下，比标准的质子交换膜燃料电池的运行操作温度略高，其效率大约是40%左右。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和氢离子，如同标准的质子交换膜燃料电池一样，氢然后再与氧反应1。

优缺点优点：体积小巧，燃料使用便利，洁净环保，理论能量比高；

缺点：能量转化率低，性能衰减快，成本高1。

存在瓶颈（1）催化剂

采用贵金属纳米催化剂 ，成本高。活性及稳定性达不到理想要求；

（2）质子交换膜

质子交换膜甲醇透过很严重，造成燃料浪费，阴极混合电位，性能下降；

（3）电池集成

针对DMFC的集成技术还不完善。这种电池的期望工作温度为120℃，比标准的质子交换膜燃料电池略高，其效率大约是40%左右。其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电池需要更多的白金催化剂。不过，这种增加的成本可以因方便地使用液体燃料和勿需进行重整便能工作而相形见绌。直接甲醇燃料电池使用的技术仍处于其发展的早期，但已成功地显示出可以用作移动电话和膝上型电脑的电源，将来还具有为指定的终端用户使用的潜力2。

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学