DMFC在车船航空航天电力系统中的应用

如前所述，在燃料电池中主要的燃料是氢气，它可以从烃类燃料分解中得到，如甲烷和甲醇。然而这种电能产生方式的燃料利用率很低，并且成本较高。这个缺陷可通过使用DMFC克服，在DMFC中甲醇可以直接作为主要燃料来源。因此DMFC的运行是基于PEM燃料电池中水溶液的氧化反应，但PEM不再使用燃料处理器^［8］。典型DMFC的结构如图9-7所示。

图9-7 典型DMFC的原理图

从图9-7可以看出，储存在储液罐的甲醇直接供给阳极。空气中O₂供给阴极。阴极的催化剂一般使用铂钌合金（Pt-Ru），而铂（Pt）则作为阳极电极的催化剂^［9］。发生在阳极的可控氧化反应可以表达如下：

CH₃OH＋H₂O→CO₂＋6H^＋＋6e^-

阴极反应式可以表达如下：(www.xing528.com)

1.5O₂＋6H^＋＋6e^-→3H₂O

从以上的表达式可以看出，发生在阳极的反应为可控氧化反应，水中氧气的减少出现在阴极。相比其他的烃类燃料，整个化学反应的发生温度大约为200℃^［4］。

人们普遍认为DMFC将在电力系统的发展中发挥重要作用。另外，人们正努力制造微型燃料电池以取代充电电池。更重要的是，人们预期DMFC将比聚合电解质燃料电池（PEFC）效率更高，如以甲醇作为燃料的PEM燃料电池。在军事上已经出现了对各种电力设备供电的这类电池雏形。但是目前人们越来越关心甲醇的毒化效用，因此制造商正考虑使用甲烷取代甲醇。

讨论完DMFC之后，再简要介绍间接甲烷燃料电池（IMFC）。首先，IMFC的结构类似于PEM燃料电池，每个蓄电池组都由高分子膜和电解液组装而成，而电解液则带有多层合并高分子膜的催化剂^［10］。而且，Pt-Ru合金用作阳极的催化剂，Pt作为阴极的催化剂。

在IMFC系统有两类基本的配合。一个是燃料处理器与蓄电池组的相互配合，另一个是空气供给与蓄电池组的相互配合。同时，系统中存在水热管理系统（WTM），它与前面两个的配合紧密相关。WTM有两大功能，首先是控制组件的热环境，同时根据运行要求维持一定水位^［10］。到目前为止，IMFC正被考虑应用于运输领域。