甲醇燃料電池困難原因,甲醇燃料電池困難原因分析
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燃料電池原理及優(yōu)缺點?
優(yōu)點:燃料電池是一種直接將燃料的化學能轉化為電能的裝置。從理論上來講,只要連續(xù)供給燃料,燃料電池便能連續(xù)發(fā)電,已被譽為是繼水力、火力、核電之后的第四代發(fā)電技術。
發(fā)電效率高
燃料電池發(fā)電不受卡諾循環(huán)的限制。理論上,它的發(fā)電效率可達到85%~90%,但由于工作時各種極化的限制,目前燃料電池的能量轉化效率約為40%~60%。若實現(xiàn)熱電聯(lián)供,燃料的總利用率可高達80%以上。
環(huán)境污染小
燃料電池以天然氣等富氫氣體為燃料時,二氧化碳的排放量比熱機過程減少40%以上,這對緩解地球的溫室效應是十分重要的。另外,由于燃料電池的燃料氣在反應前必須脫硫,而且按電化學原理發(fā)電,沒有高溫燃燒過程,因此幾乎不排放氮和硫的氧化物,減輕了對大氣的污染。
比能量高
液氫燃料電池的比能量是鎳鎘電池的800倍,直接甲醇燃料電池的比能量比鋰離子電池(能量密度最高的充電電池)高10倍以上。目前,燃料電池的實際比能量盡管只有理論值的10%,但仍比一般電池的實際比能量高很多。噪音低燃料電池結構簡單,運動部件少,工作時噪聲很低。即使在11MW級的燃料電池發(fā)電廠附近,所測得的噪音也低于55dB。燃料范圍廣對于燃料電池而言,只要含有氫原子的物質都可以作為燃料,例如天然氣、石油、煤炭等化石產(chǎn)物,或是沼氣、酒精、甲醇等,因此燃料電池非常能源多樣化的需求,可減緩主流能源的耗竭。
可靠性高
當燃料電池的負載有變動時,它會很快響應。無論處于額定功率以上過載運行或低于額定功率運行,它都能承受且效率變化不大。由于燃料電池的運行高度可靠,可作為各種應急電源和不間斷電源使用。易于建設燃料電池具有組裝式結構,安裝維修方便,不需要很多輔助設施。燃料電池電站的設計和制造相當方便。
缺點:(1)價格昂貴。燃料電池的價格是其他發(fā)電機組(內(nèi)燃機、燃氣輪機)的2—10倍。目前最先進的燃料電池系統(tǒng)的價格相當于太陽能發(fā)電系統(tǒng)的價格。
甲醇燃料電池在酸性條件下的兩極反應方程式和總反應式?
甲醇燃料電池負極反應方程式是:
①堿性條件負極:2 CH3OH-12e﹣+16 OH﹣ → 2 CO32﹣+12 H2O②酸性條件負極:2 CH3OH -12e﹣ + 2 H2O → 12 H﹢ + 2 CO2 所有燃料電池的工作原理都是一樣的,其電極反應式的書寫也同樣是有規(guī)律可循的.書寫燃料電池電極反應式一般分為三步:第一步,先寫出燃料電池的總反應方程式;第二步,再寫出燃料電池的正極反應式;第三步,寫出燃料電池的負極反應式。如:堿性條件總反應式 2 CH3OH + 3 O2 + 4 OH﹣=2 CO3 2﹣+6 H2O 正極:3 O2 + 12e﹣ +6 H20 → 12 OH﹣負極:2 CH3OH - 12e– + 16OH~ → 2CO3 2﹣ + 12H2O 酸性條件總反應式:2 CH3OH + 3 O2 = 2 CO2 + 4 H2O 正極:3 O2 + 12e﹣ + 12 H﹢ → 6 H2O 負極:2 CH3OH - 12e﹣ + 2 H2O → 12 H﹢ + 2 CO2
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