乙醇燃料電池

乙醇燃料電池由於是一種可再生能源開始引起人們的研究興趣。然而，乙醇燃料電池多以含有二氧化物作為氧氣的來源，故鹼性不斷的下降，進而使得電池無法完全正常的運轉，甚至根本無法運轉。

基本介紹

• 中文名：乙醇燃料電池
• 外文名：DEFC
• 優點：可再生、無毒

簡介

乙醇燃料電池反應

乙醇燃料電池，酸作電解質

總反應：C₂H₅OH+3O₂=2CO₂+3H₂O

正：3O₂+12H⁺+12e^-= 6H₂O

負：C₂H₅OH+ 3H₂O - 12e^-=2CO₂+ 12H⁺

乙醇燃料電池，鹼溶作電解質

總反應：C₂H₅OH+3O₂+4KOH=2K₂CO₃+5H₂O
負極：C₂H₅OH+16OH^--12e^-=2CO3^2-+11H₂O
正極：3O₂+12e^-+6H₂O=12OH^-

乙醇燃料電池的優點

乙醇燃料電池---直接乙醇燃料電池(DEFC)由於乙醇的天然存在性、無毒，是一種可再生能源開始引起人們的研究興趣。然而，乙醇燃料電池多以含有CO₂的空氣作為氧氣的來源，故鹼性不斷的下降，進而使得電池無法完全正常的運轉，甚至根本無法運轉。但與直接甲醇燃料電池和氫氧質子交換膜燃料電池相比，DEFC的功率密度很低，遠不能達到工業套用的水平。雖然直接甲醇燃料電池中的甲醇滲透問題受到人們的關注而且已經進行了深入研究，但DEFC 中的乙醇滲透問題鮮有問津。

鹼性乙醇燃料電池的優勢

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，尤其是無需在現有的公路交通體系下“另起爐灶”——建設耗資巨大的氣體燃料補給站（加氣站），只要在現有的加油站的基礎上，稍加改動即可完成產業化的目標。

2.乙醇燃料工業生產技術完善，如可由煤炭加水製成，或由含有纖維素的“農業剩餘廢物”水解發酵得到。

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

相關資料

研究進展

相關研究了乙醇透過Nafion-115 電解質膜的滲透率，並與相應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)製備方法對DEFC 性能的影響。而且採用半電池和單池評價技術研究了乙醇在碳載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於甲醇的滲透率。由於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難題。 MEA 製備方法對乙醇滲透、DEFC 的開路電壓和電池性能都有明顯的影響。儘管與傳統電極製備方法相比，薄層轉壓技術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，但由於其製備的MEA 催化層薄而且催化劑與電解質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 陽極催化劑的單池恆電流放電產物分布以及電化學表徵結果可以看出，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。根據單池放電產物的分布結果提出了乙醇在PtSn/C 催化劑上電氧化的可能機理。

乙醇電氧化催化劑

Pt 催化劑對乙醇的催化效果存在尺寸效應和結構效應。Pt 納米粒子越小，比表面積越大，催化劑活性也越大。但研究發現，粒子小到一定程度時並不能繼續提高催化劑的活性。因此，不同結構、尺寸的催化劑材料對於乙醇的催化效果有很大不同。

催化劑的改進除了圍繞Pt 基催化劑設計外，尋找替代Pt 作為乙醇催化氧化的催化劑的研究也在不斷深入。Pd 儲藏量較Pt 豐富，且因在鹼性溶液中，Pd 基催化劑性能優於Pt 基催化劑[26-27]，因此除了Pt基催化劑之外，Pd 基催化劑的研究也是一大熱門。