Прямой метанольный топливный элемент | это... Что такое Прямой метанольный топливный элемент? (original) (raw)
Прямой метаноловый топливный элемент — (англ. _Direct_-methanol fuel cells, DMFC), это разновидность топливного элемента с протонообменной мембраной, в котором топливо, метанол, предварительно не разлагается с выделением водорода, а напрямую используется в топливном элементе.
Достоинства
Поскольку метанол поступает в топливный элемент напрямую, каталитический риформинг (разложение метанола) не нужен; хранить метанол гораздо проще, чем водород, поскольку нет необходимости поддерживать высокое давление, так как метанол при атмосферном давлении является жидкостью. Энергетическая ёмкость (количество энергии в данном объеме) у метанола выше, чем в таком же объеме сильно сжатого водорода. Например, современные баллоны высокого давления, позволяющие хранить водород при 800 атм., содержат 5-7 весовых % водорода по отношению к общей массе баллона. При подсчете такого "водородного" эквивалента для метанола получается 13%. Такая энергоёмкость является максимальной из всех известных систем хранения топлива для топливных элементов.
Недостатки
Метанол ядовит, поэтому использование DMFC приложений в бытовой технике может быть опасным. Существенные ограничения на широкое применение топливных элементов накладывает использование в качестве катализаторов драгоценных металлов (платиноидов), что ведет к дороговизне как собственно установок, так, и получаемого электричества.
Реакция
Работа топливных элементов этого типа основана на реакции окисления метанола на катализаторе в диоксид углерода. Вода выделяется на катоде. Протоны (H+) проходят через протонообменную мембрану к катоду, где они реагируют с кислородом и образуют воду. Электроны проходят через внешнюю цепь от анода к катоду, снабжая энергией внешнюю нагрузку.
Реакции:
На аноде CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e−
На катоде 1.5O2 + 6H+ + 6e− → 3H2O
Общая для топливного элемента: CH3OH + 1,5O2 → CO2 + 2H2O
Применение
В настоящее время ведутся работы по адаптации DMFC топливных элементов для применения в:
- транспортных приложениях, например для бортового питания
- мобильных приложениях (сотовые телефоны, ноутбуки)
Ссылки
ГОСТ 15596-82 Источники тока химические. Термины и определения
