●36.材料導(dǎo)報(bào)2000年12月第14卷第12期直接甲醇燃料電池的研究與進(jìn)展李文峰辛文利呂玲梁國(guó)正*(西北工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程系.西安710072)摘耍介紹了直接甲醇燃料電池的 工作原理和運(yùn)行條件;甲醇的電氧化機(jī)理;以及單體電池的研究進(jìn)展。關(guān)鍵詞直揍甲醇燃料電池(DMFC)電偕化劑電催化機(jī)理Review of Progress in Research on Direct Methanol Fuel CellsLi Wenfeng Xin Wenli Lu LingLiang Guozheng(Dept of Chem Eng .Northwestern Polytechnical University ,Xi' an 700072)AbstractThis paper provides a brief description of a new concept fuel cell- -direet methanol fuel cell .inclu-ding its working principle and conditions .mechanisms of the electro-oxidation of methanol and progress in single cellor stacks.Key words direct methanol fuel cells(DMFC) ,electrocatalysts .electrocatalytic mechanism提高了反應(yīng)速率，使得采用有機(jī)物直接發(fā)電成為可能問(wèn)。Cl0前言類(lèi)化合物是人們研究的重點(diǎn),因?yàn)樗鼈兘Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.在電極氧化燃料電池(Fuel Cells :FC)的特點(diǎn)是能量轉(zhuǎn)化率高,運(yùn)行過(guò)程中電子轉(zhuǎn)移數(shù)少,反應(yīng)速率相對(duì)較高。甲醇是最簡(jiǎn)單的噪聲小,無(wú)污染等。由于其突出的高效率和環(huán)保特性.FC被Cl類(lèi)化合物，由于是液體,存貯、運(yùn)輸都很方便.并且甲醇是人們看作是21世紀(jì)發(fā)展的主要能源形式之- ,預(yù)期將會(huì)應(yīng)用-種來(lái)源廣泛的化工產(chǎn)品,世界上貯黻量巨大的天然氣.石油于電廠發(fā)電.電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力及各種便攜式電源.直接甲醇燃料等是合成甲醇的主要原料。它的比能量高(理論值為電池(Direct Methanol Fuel Cells :DMFC)是以質(zhì)子交換膜燃2392Wh/kg) ,作為- -種廉價(jià)高效的燃料,甲醇用于燃料電池料電池(PEMFC)為基礎(chǔ)的一種新概念的燃料電池,它保留了具有很大的吸引力。PEMFC的優(yōu)點(diǎn),但沒(méi)有其它類(lèi)型的燃料電池普遍存在的燃甲醇用于燃料電池首先發(fā)展起來(lái)的是間摟甲醉燃料電.料的轉(zhuǎn)化、存貯問(wèn)題，是目前FC研究的一個(gè)重要方向。國(guó)內(nèi)池。間接甲醇燃料電池是先將甲醇催化重整為H2和CO2.然目前的報(bào)道不多13].本文綜述了最近幾年來(lái)DMFC的發(fā)展后進(jìn)行陽(yáng)極反應(yīng)產(chǎn)生電能.由于需要額外的轉(zhuǎn)化設(shè)備和能量，的一般問(wèn)題,包括DMFC的結(jié)構(gòu)與原理,電催化氧化及單體使得甲醇的利用效率降低,相應(yīng)的使用成本也較高.但由于目電池的研究與進(jìn)展等幾個(gè)方面。前使用氫氣的燃料電池技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，其功率可以很容易地達(dá)到0.6~0.7W●cm~*,DMFC最高只有0.3~0. 4W.1直接甲醇燃料電池簡(jiǎn)介cm-*.因而間接甲醉燃料電池仍有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿?目前早在19世紀(jì)末,Mond和Langer就指出用非氫類(lèi)的物巴拉得公司已有使用間接甲醇燃料電池的示范汽車(chē)投入試運(yùn)質(zhì)作為燃料電池的燃料的可能性(1],通常這類(lèi)燃料是作為氫行,通用汽車(chē)福特汽車(chē)西門(mén)子、英荷殼牌石油公司等均已參源使用的,即它們都需要先轉(zhuǎn)化為氫氣和無(wú)害的二氧化碳再于這一項(xiàng)目.希望能在2004年將這一燃料電池技術(shù)離品進(jìn)入電池進(jìn)行反應(yīng)。目前人們已經(jīng)成功地將-一些有機(jī)燃料如化[7~0]. DMFC則不需要重整設(shè)備,它利用甲醇直摟在陽(yáng)極進(jìn)天熱氣、甲醇、液化石油氣等用于各種類(lèi)型的燃料電池系統(tǒng)。行電催化氧化,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能.它的最大的特點(diǎn)是具有但由于需要輔助的重整設(shè)備及循環(huán)控制設(shè)備.這就使得電池結(jié)構(gòu)上的靈活性與操作上的簡(jiǎn)便性,燃料補(bǔ)充方便.與間接甲的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜.體積也很大.從而限制了它們?cè)诒銛y式小型化醇燃料電池相比DMFC更具有發(fā)展?jié)摿?0-田.方面的應(yīng)用.隨著航天事業(yè)的發(fā)展、現(xiàn)代城市為減少污染發(fā)展2 DMFC 的結(jié)構(gòu)與工作原理電動(dòng)汽車(chē)的推動(dòng)以及信息時(shí)代對(duì)體積更小容量更大的電源的要求.開(kāi)發(fā)有機(jī)燃料直接發(fā)電的電池系統(tǒng)具有迫切的意義。2.1 結(jié)構(gòu)用有機(jī)物直接發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。可是早期的實(shí)DMFC的電池結(jié)構(gòu)與典型的PEMFC電池結(jié)構(gòu)相同.其驗(yàn)表明有機(jī)物在電極上的反應(yīng)過(guò)程復(fù)雜,反應(yīng)速率很慢，貴金核心部分是膜電極組件(Membrane Electrode Asemble.屬催化劑的載量很高,根本不能滿足發(fā)電的要求。到了80年MEA). MEA是經(jīng)過(guò)改進(jìn)的新型電極結(jié)構(gòu).采用全氟磺酸離代后期,由于采用了美國(guó)LANL實(shí)驗(yàn)室改進(jìn)了的電極結(jié)構(gòu)[0]子交換膜電解質(zhì)、電極三合-組件.圖1是一個(gè)DMFC的示和采用全觚磺酸離子交換膜,在降低了催化劑的載量的同時(shí)意困。"遁訊聯(lián)素人直接甲醇燃料電池的研究與進(jìn)展/李文峰等●37●H2O中國(guó)胞00 (0000 n9000000↓E 600↑門(mén)500日400300 |2000 100 200300400500600電流密度(mA/em')圖3 I氧氣分壓對(duì)電池性能的影響DMFC:80*C .Cxn= 1- 0mol/LMeOH+H2O。(◆obar;■] bur:▲2 bar)③反應(yīng)物濃度甲 醇的濃度與DMFC的效率以及催化圖1 DMFC 燃料電池示意圖劑中毒現(xiàn)象有很大關(guān)系。甲醇的依度超過(guò)3mol/L時(shí).將會(huì)使圖中C為碳紙或碳布，起著支撐電極及傳導(dǎo)電子的作DMFC的工作條件惡化.導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)化效率下降.副反應(yīng)增用SPE(Solid polymer electrolyte)為固體聚合物電解質(zhì),目多,目前DMFC多采用的甲醇濃度為1~2.5mol/L.圖4是前多采用全氣磺酸離子樹(shù)脂.起著傳導(dǎo)質(zhì)子的作用。陽(yáng)極甲醇濃度與功率、電壓的關(guān)系圖。(anode)和陰極(cathode)是通過(guò)把電催化劑分散在全氟磺酸離子樹(shù)脂及PTFE中制得的。0.6 |DMFC電極反應(yīng)式:陽(yáng)極CHOH+H2O→+CO2+6H*+6e E= 0.044V.5陰極3/202+6H+ + 6e→3H,OE=1.23V總反應(yīng)式;CH,OH+3/2O,→CO.+2H2OE=1.19V2.2 DMFC的工作環(huán)境[14-16]出0.4①溫度DMFC 的工作溫度范圍較寬從室溫到200"C。升高電池反應(yīng)溫度,有利于提高H2O在電極上吸附解離的速P事,同時(shí)，當(dāng)溫度超過(guò)100C時(shí),反應(yīng)物以氣體形式存在,可以0.3減少甲醇的“滲溢”現(xiàn)象的發(fā)生(如圖2);但溫度升高也會(huì)使22.5全氟磺酸離子交換膜的穩(wěn)定性降低，甲醇濃度1 mol/L700600圖4甲醇濃度對(duì)電池電壓的影響電流密度:(+)200:(0)400 mA/em氧氣分壓:1. obar4003，甲醇電催化機(jī)理的研究及進(jìn)展田300t仔細(xì)研究甲醇的電催化氧化機(jī)理,并清甲醇氧化的電極S 200過(guò)程,對(duì)于選擇合適的電催化劑材料,提高甲醉的電氧化效率,從而提高DMFC的性能有著重要的意義。甲醇的陽(yáng)極氧化是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程,經(jīng)由多個(gè)反應(yīng)步驟,中國(guó)產(chǎn)物多。除了甲醇被氧化成CO,和HO的主608O 100反應(yīng)外,還會(huì)由于反應(yīng)條件的變化而發(fā)生副反應(yīng).形成電池池體溫度。CH2C(OCH)HCHO,HCOOCH等]副產(chǎn)物.使DMFC的圖2三種膜電極在不同溫度下的電流密度變化(mA/em)效率降低。影響甲醇氧化效率的主要因索是”自毒化現(xiàn)象".即某些反應(yīng)中間體與Pr催化劑形成較強(qiáng)的吸附，只有在較高的②壓力在DMFC中,處于陰極的氧氣以一定的壓力進(jìn)電位下才能被氧化脫除。某些中間體甚至?xí)鸫呋瘎┑闹腥穗姵伢w中,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn).隨著氧氣分壓的升高，電流密度提高。毒。 這些強(qiáng)吸附中間體主要是COHads和COads.在甲醇的電其原因是陰極氧還原效串的提高和對(duì)甲酶向陰極擴(kuò)散產(chǎn)生一氧化機(jī)理研究中。曾經(jīng)長(zhǎng)期存在著CH18-凹和01-)的個(gè)反向阻力:帶要注意的是增大陰極反應(yīng)氣體的分壓座考慮爭(zhēng)論。近年來(lái),由于新檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和在電化學(xué)研究中的應(yīng)質(zhì)子交換膜的機(jī)械性能(如圖3)。用，如原位紅外技術(shù),原位質(zhì)譜技術(shù),原位X射線技術(shù)等,現(xiàn)●38.材料導(dǎo)報(bào)2000年12月第14卷第12期已弄清了在甲醇氧化過(guò)程中,同時(shí)存在著COH和Co吸附中Pt + (CH,OH)sol- +Pt- (CH,OH)ads(1)間體. Vielstich等[]指出兩種吸附物的濃度比取決于吸附條Pt- (CH,OH)ads- +Pt- (CH2O)ads+2H+ +2e(2)件,COH傾向于形成低覆益度吸附。但COH的穩(wěn)定性較差。第二步.生成反應(yīng)中間體(CHO)ads .是一種短壽命的中間體. co吸附物則在電位較低時(shí)生成。Pt- (CH2O)ads→Pt- (CHO)ads+H+ +e(3)COH吸附物在電位降低時(shí).或不能及時(shí)被氧化而引起堆積第三步,氧化;活性氧由反應(yīng)產(chǎn)生。時(shí)將轉(zhuǎn)化為∞吸附物.而后者是引起Pt催化劑中毒的毒Pt+H2O→Pt- (OH)ads+H+ aq+e(4)性中間體。因此,甲醉在鉑電極上的電氧化表現(xiàn)為雙途徑機(jī)中間體的氧化可以有直揍氧化和間摟氧化兩種形式.直接氧理,即經(jīng)由活性中間體HCO被氧化和經(jīng)由毒性中間體co被化氧化切。Pt- (CHO)>ads +Pt- (OH)ads- + 2Pt+CO, +2H+aq+2c (5)甲醇在鉑電極上的電化學(xué)過(guò)程包括電吸附和電催化氧間接氧化:Pt- (CHO)ads+Pt- (OH)ads- +Pt+化.電吸附的形成和強(qiáng)弱極大地依賴于催化劑的種類(lèi)、電極電Pt- (COOH)ads +H+ aq+e(6)位、甲醇的依度、溫度、氣體的分壓等因素.電吸附首先表現(xiàn)為Pt- (COOH)ads- +Pt+CO,+H+aq+e(7)物理吸附.然后在-定的條件下轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)吸附。甲醇在鉑電或:Pt- (CHO)ads +Pt- (OH)ads-→Pt+Pt- (CO)ads+級(jí)表面有三種吸附形式[*):H*aq+e(6a)Pr-(CO)eds+Pt - (OH)ads→2Pr+CO:+H*eq+e(6b)Pt- (CO)ads +Pt- (OH)ads→Pt+Pt- (COOH)ads (6cIh rH-0衢要指出的是,反應(yīng)中間體(CHO)ads是COHads的不PPt同吸附形式,二者是一致的。在上述機(jī)理中,其主要過(guò)程和在酸性介質(zhì)中的主要過(guò)程相同.其差別是在氧化過(guò)程中.活性氧(I)(] M)化過(guò)程是主要形式,COads的生成很少。這是高分散Pt電極的電催化活性很高的- -個(gè)原因.由于受實(shí)驗(yàn)條件的限制.目前在一-定的電位下,(I)、(■)占優(yōu)勢(shì),因?yàn)镻t- H和Pt- C的對(duì)高分散Pt電極的研究還不完善.更進(jìn)-步的工作應(yīng)涉及其鍵能相近,而O- H的鍵能大于C -H與C- 0,不易斷裂。電極動(dòng)力學(xué)過(guò)程,及 Pt微晶體結(jié)構(gòu)對(duì)電催化性的影響等方DMFC中甲醇的氧化效率,與C--H鍵的靳裂緊密相關(guān)m。面甲醇在鉑電極上的吸附物迅速發(fā)生鍵的斷裂,生成Pt- H、最后,還應(yīng)指出水在甲醇電氧化過(guò)程中的作用:水在Pt-OH、Pt- OCH、Pt- CH3、Pr- CH2OH等.接下來(lái),相鄰DMFC中既是反應(yīng)物又是生成物。它在甲醇的電氧化過(guò)程中的鉑原子參與吸附解離過(guò)程,直至生成較為穩(wěn)定的中間體。起著提供活性氧的作用 .在鉑電極上.當(dāng)電位>0.4V時(shí).H;O(Pr2)- CHOH +(Pt)-COH，從吸附物的離解到生成穩(wěn)定被Pt吸附,在更高電位下(>0.5V/RHE) .H2O發(fā)生解離生的中間體是較春易的.Mcnicon等[叫)觀察到甲醇氧化的初始成活性O(shè)Hads .H2Oads→+OHads+ Hads這-反應(yīng)過(guò)程是一個(gè)電流密度很大,但迅速減小4~5個(gè)數(shù)級(jí).即是由于生成中重要的逮率控制步驟。Gateigr(1等 發(fā)現(xiàn),在60°C時(shí).甲醉間體的原故。(Pt,)- COH是甲醇氧化的活性中間體.它可以的氧化電位下降了50mV{與25°C時(shí)相比)。這被解釋為形成被氧化成CO2,這一氧化過(guò)程表現(xiàn)為活性體機(jī)理.在一定條件OHads所需的活化能隨溫度升高而降低.下.COH中間體轉(zhuǎn)化為(Pt;)- CO- -Pt→(Pr)-C=0→另一種觀點(diǎn)認(rèn)為氧化COads的H2O可以不經(jīng)吸附一解Pt- C=O,變成為毒性中間體。毒性中間體的氧化比活性中離過(guò)程而直接與(Pt,)- -CO反應(yīng):間體更困難.它是造成催化劑中毒的主要原因.COads +H2O- +CO2+2H+ +2e過(guò)去人們對(duì)在酸性電解質(zhì)條件下甲醇電氧化的機(jī)理做了p. Shiler計(jì)算(111 )Pt分子軌道的結(jié)果也支持這種看法[叫。大量的研究。文獻(xiàn)[2,3]已經(jīng)述及.其中在甲醇的電氧化過(guò)程4 DMFC單體電池的發(fā)展現(xiàn)狀中,有兩個(gè)重要的速率控制步麋:一是中間體COHads或COads的形成過(guò)程.二是HO離解為OHads并氧化中間體。①單體電池:在研制和開(kāi)發(fā)DMFC中.美國(guó)、加拿大、日甲醇在酸性介質(zhì)中,鉑電極上的氧化電極電位為0. 2V本英國(guó)、意大利,德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家居于世界領(lǐng)先地位.其他許(SHE).而辜性中間體COads的氧化電位為0. 6V(SHE)i0]。多國(guó)家如韓國(guó)、芬蘭、瑞士等等亦投入相當(dāng)人力進(jìn)行研究(*1.活性中間體若沒(méi)有足夠的OHads來(lái)氧化.即會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘灾忻绹?guó)把燃料電池作為取代內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向,準(zhǔn)備在交通運(yùn)輸動(dòng)力領(lǐng)域廣泛應(yīng)用0”],通過(guò)政府(美國(guó)能源部U. S.在分散Pt電極.上甲醇的電氧化行為與在平整Pt電極上Department of Energy :DOE)與企業(yè)(通用汽車(chē)G. M. .福特有較大的不同。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)COads的線性吸附隨蓍Pt的分汽車(chē)Ford.克萊斯勒汽車(chē)Chrysler等)和大學(xué)、研究院所散度的提高而降低[0]。當(dāng)Pt微粒的尺寸小到一定程度時(shí),甲(National Labs :LANL.LBNL、BNL. ANL ,JPL. Internation-醉的電氧化過(guò)程中已檢測(cè)不到有COads的存在[n).這表明在al Fuel Cells ,Energy Partners,Texas A & M University等)高分散度Pt電極表面甲醇的電氧化過(guò)程不同于平整Pt電聯(lián)合共同開(kāi)發(fā)車(chē)用燃料電池,在甲醇燃料電池的研究方面取極。Laborde等[網(wǎng)以Pt聚苯胺電極.NaCIO,為電解質(zhì)作為得了一定的進(jìn)展。其中企業(yè)如通用汽車(chē)G. M.與DuPond和研究對(duì)象,提出在高分散度Pt電極表面申醇的電氧化機(jī)理: Ballard 公司聯(lián)合在重整甲醇燃料電池方面取得了重大進(jìn)展，首先,甲醇被吸附并解離成為(CH2O)ads已有幾臺(tái)試驗(yàn)車(chē)投入運(yùn)行叫,今后他們將在電池的姓能提高、直接甲酵燃料電池的研究與進(jìn)晨/李文峰等●39.降低成本方面做進(jìn)一步研究.而美國(guó)的幾大國(guó)家實(shí)驗(yàn)室參考文獻(xiàn)(LANL、BNL、ANL等)以及研究所則側(cè)重于DMFC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、無(wú)甲醇滲透的質(zhì)子交換膜和高性能陽(yáng)極電催化材料的研1林維明. 燃料電池系統(tǒng).化學(xué)工業(yè)出版社,1996究。加拿大的Bllard公司在PEMFC的研究中處于領(lǐng)先地2 蘇愛(ài)華,李長(zhǎng)志 ,孫公權(quán),等電源技術(shù),1995.19(6);31位.積累了大量的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，它也是研究DMFC的主要力田力朋,李偉善.現(xiàn)代化工.1998.18(5):14量,和各國(guó)研究機(jī)構(gòu)都有聯(lián)系與合作關(guān)系。4 Appleby A J.J Power Sources ,1990,29:3目前對(duì)于DMFC的一般要求是:①可以在普通環(huán)境條件Ticianelli E A.Derouin C R. Srinvsan S. J Electroanal下運(yùn)行;②能夠達(dá)到單電池輸出電壓0. 5V,電流密度為Chem ,1988 ,251 :275100mA●cm-',且輸出穩(wěn)定[叫]。目前文獻(xiàn)報(bào)道的各研兗機(jī)構(gòu)5 Parter K. J Power Sources ,1990 ,29:239在加熱、加壓下均能達(dá)到第二條要求。它們已經(jīng)在開(kāi)展常溫、Chemical Week,1997-08- 06:37常壓條件下的DMFC研究.在單體電池的研究方面,其焦點(diǎn)3 ECN,1998-01-11:24/1999 ,70(1847):28Kordesch Karl V ,Simader G R. Chemical Review ,1995.仍在電極的制做技術(shù)改進(jìn)與提高和電池運(yùn)行條件的優(yōu)化上。95(1);191美國(guó)LANL實(shí)驗(yàn)窒叫以Pt-Ru為陽(yáng)極、Pr- C為陰極、10 Livage J. Chem Mater ,1991.1(3):578Nafion 112為膜電解質(zhì),以5atm純氧在130°C溫度下獲得電11 West K,Iachau B.et al.J Power Sources,1987 . 20;165池電壓0. 5V時(shí),電流密度達(dá)到670mA●cm-* ,峰值功率為12 Waidhas M.et al.J Power Sources,1996 ,61;91400mV●cm~;采用3atm空氣在100"C運(yùn)行時(shí),獲得電池電13 Donna M Lee. J Power Sources,1990 ,29:3壓0.5V,電流密度達(dá)到370mA●cm-*峰值功率為250mV●14 Scott K,et al. J Applied Electrochemistry .1987 ,28;289cm~'. X. Ren等指出在溫度高于100°C時(shí),DMFC電池運(yùn)行15 Ren X M,et al. J Electrochem Soc ,1996.143:L12更穩(wěn)定。但在電池性能提高的同時(shí),甲醇的“溢滲"現(xiàn)象增大6 Jung D H,Lee C H,et al.J Power Sources .1998.71:169了.且膜的穩(wěn)定性亦受到影響. Jet Propulsion Lab(JPLJ0N]的17 Wasmus S,Wang J T.J Electrochem Soc .1995.142(11):單體電池同樣采用Pt-Ru作陽(yáng)極,催化劑載量為12mg●3825cm~',在常壓和60°C條件下,獲得電池電壓為0.47V時(shí),電18 Bagotzky V s. J Electrochem Soc. 1977,81:229流密度150mA●cm~;在60°C和0.23MPa純氧條件下,電19 Wolter O,Willsan J. Heitbaum. J Eletrochem Soe ,1985,池電壓為0. 47V,電流密度400mA●cm~*。英國(guó)Newcastle132:1635Group對(duì)DMFC的操作條件做過(guò)大量研究.在鉑載量為1mg20 Vielstich W .et al. J Electroanal. Chem 1987 .242:1327.cm-下,溫度為80°C,甲醇以氣體形式反應(yīng),氧氣壓力為21 Shiller P.Anderson A B . Surf Sei Lett 1990 .236:2252ber時(shí)電功率可達(dá)200mW●cm~';氧氣壓力為5bar時(shí)，電功22 Puffett M T ,et al. J Phys Chem.1990.94:6831事達(dá)到300mpW●cm' -040) .印度工學(xué)院A. K. Shukla等報(bào)道了23 Leger J M,Lang C,Bunseges B. J Phys Chem, 1990.94:用不銹鋼極板代替碳極板的DMFC電池組.該電池組的輸出1021功率為5W.總電極面積為25cm2 ,電極催化劑載為5mg●24 Vieltich W ,et al. J Eletroanal Chem, 1987.242;327cm~',甲醇的濃度為2mol/L,氧氣的壓力為1~ 4bar.溫度為25孫世剛. 催化研究中的原位技術(shù).辛勤主編,北京大學(xué)出90C時(shí),輸出電梳密度為300mA .cm~*.同時(shí)作者報(bào)道了在版社.1996.20050mA●cm-'和100mA●cm" *的電流密度下,電池在70°C和26 Albert Marie de Ficquelmont,et al. J Electrochem Soc .1984.131 :288090*C 運(yùn)行8h性能穩(wěn)定。這種電池結(jié)構(gòu)對(duì)降低成本有重要的27 李鳴祥等.化學(xué)電源天津大學(xué)出版社,1993A意義咖。A. K. Shukla等與Newcastle Group合作報(bào)道了一28 Hampson N A. Mcnicol B D. J Chemical Soc ,1979.175:個(gè)由二個(gè)單電池構(gòu)成的電極面積為25cm'.電極催化劑載ft2535為5mg●cm~的電池組.甲醇的濃度為2mol/L.在90°C下采29 Anderson A B.et al. J Electrochem Soc .1996.143:2075用常壓空氣陰極,獲得電功率為2W.輸出電流密度為100mA30 Beden B,Hahn F ,et al. J electronal Chem 1991 ,301 :129●cm~(0)]韓囤能源研究所(]的燃料電池研究小組報(bào)遒了鉑31 Willsau J,et al.J Electroanal Chem 1985.132;1635載量為3mg●cm~的DMFC電池組性能.該電池維由三個(gè)電32 Laborde H,Leger T M,Lamy C. J Applied Electrochem.極面積為150cm'的單電池組成，在甲醇的濃度為2.5mol/L1994.24:219時(shí),輸出功率達(dá)到38W.在90°C時(shí)，單電池在0. 55V下電流33 Gasteiger H A,et al.J Phys Chem. 1993.97:12020密度為230mA●cm~*.34 Shiller P .Anderson A B. Surf Sci Lett ,1990.236 :2255結(jié)束語(yǔ)35 Hannett A,et al. J Phys Chem,1997,1010:104136 Shukla A K ,et al. J Power Sources .1998.76:54DMFC的研究現(xiàn)在還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段,已經(jīng)研制的7 Surampudi S.et al. J Power Sources ,1994 ,47:377樣品電池仍然是價(jià)格昂貴、效率低且性能不穩(wěn),無(wú)法投入實(shí)際8 Scott K, Taama w. Cruickshank J. J Applied Elec-應(yīng)用.但由于許多國(guó)家已將燃料電池的研究納入政府計(jì)劃,作trochem,1998,28 :289為能源開(kāi)發(fā)的優(yōu)先項(xiàng)目.不斷增加資金投入,使得這一領(lǐng)域的39 Shukla A K ,et al. J Applied Electrochem.1999 ,29;129研究發(fā)展很快.相信隨著對(duì)反應(yīng)機(jī)理研究的加深.以及電極制40 Jung D H.et al. J Power Sources ,1998 ,71:169做技術(shù)和膜材料性能的提高,DMFC將很快實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。(責(zé)任編輯鄭世沛)