甲醇氧化燃料電池研究現(xiàn)狀,甲醇氧化燃料電池研究現(xiàn)狀分析
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甲醇燃料電池的原理?
原理是將甲醇與氧氣在催化劑的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng),產(chǎn)生電子流從負極向陽極流動,從而產(chǎn)生電能。
甲醇在陽極催化劑的作用下發(fā)生氧化反應(yīng),生成二氧化碳、水和電子。反應(yīng)式為:
CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e-
而在陰極催化劑的作用下,氧氣與電子發(fā)生還原反應(yīng),生成水。反應(yīng)式為:
O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O
通過這兩個反應(yīng),甲醇燃料電池能夠產(chǎn)生電子流,從而產(chǎn)生電能。
甲醇氫燃料電池的原理?
甲醇燃料電池使用液體甲醇而不是氫氣。甲醇(CH3OH)與水混合,并直接進入燃料電池陽極,在此它藉助催化劑層被氧化而生成二氧化碳、氫離子(H+)和電子,電子通過外部電路運動作為燃料電池的電力輸出,正離子(H+)通過質(zhì)子交換膜(PEM)傳送至陰極,在此它們與氧反應(yīng)生成水,水再循環(huán)與甲醇一起輸入。
甲醇燃料電池的優(yōu)點:
1、甲醇燃料電池不需燃料的前期處理程序,能直接通過特定的方法使甲醇和空氣化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生熱力學(xué)電勢;
2、不用借助運動機件,通過電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流,不用燃燒;
3、無需將燃料儲存重新變?yōu)闅錃饣驅(qū)錃獗┞队谫|(zhì)子交換膜;
4、除去了內(nèi)部加熱冷卻金屬板、水和熱力處理系統(tǒng)、壓強平衡等設(shè)備;
5、生產(chǎn)成本較低,可用非金屬輕而易曲的材料制成;
6、能量密度高,產(chǎn)品面向輕薄化。
甲醇燃料電池的前景:
甲醇燃料電池是一種將化學(xué)能連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)化為電能的可再生清潔能源,具有能量轉(zhuǎn)化效率高、運行安全方便、發(fā)電時間持久等優(yōu)點,其應(yīng)用廣泛,特別適合作為筆記本電腦、電動自行車等便攜式中小型化電源或充電電源使用。
下圖是甲醇/過氧化氫燃料電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。工作時,甲醇和過氧化氫分別進入燃料電池的燃料腔和氧化劑?
答案
A
解析
分析:由燃料電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖可知,電極材料為石墨,通入甲醇的一極為原電池的負極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+,正極加入H2O2,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為H2O2+2H++2e-=2H2O,結(jié)合原電池的工作原理解答該題.解:A.正極加入H2O2,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為H2O2+2H++2e-=2H2O,故A正確;B.燃料腔中的多孔石墨電極為該燃料電池的負極,故B錯誤;C.負極電極方程式為CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+,電池工作時,1mol甲醇被氧化有6mol電子轉(zhuǎn)移,故C錯誤;D.電路中的電子經(jīng)負極經(jīng)外電路流向正極,故D錯誤.故選A.
甲醇能否當燃料使用?
甲醇可以當作燃料。
甲醇作為燃料已經(jīng)很普遍了。煤炭制甲醇技術(shù)已經(jīng)非常成熟,通過煤制甲醇是煤炭作為能源清潔化的非常重要的手段。甲醇作為燃料主要有幾大用途。直接用甲醇做鍋爐燃料,現(xiàn)在很多的先鍋爐是燃燒甲醇的,另外火鍋店里的固體酒精其實多半是甲醇,因為甲醇比酒精便宜很多。添加到汽油中作為甲醇汽油,這也是用量非常大的。另外一個用途是甲醇燃料電池,直接在燃料電池中加入甲醇,用空氣作為氧化劑,用甲醇電池來發(fā)電,這將是以后甲醇作為燃料非常具有前景的主要用途。
1:?甲醇可以作為一種燃料使用。
1. 甲醇能夠當燃料使用。
2. 甲醇具有許多可作為燃料的特性。
首先,甲醇是一種可再生能源,可以從生物質(zhì)或化石燃料生產(chǎn)而來。
其次,甲醇在燃燒過程中排放的污染物相對較少,對環(huán)境影響較小。
此外,甲醇的能量密度相對較高,可以提供可靠的能量供應(yīng)。
最后,甲醇還可以作為氫源,用于燃料電池的供氫。
3. 甲醇作為燃料使用的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,包括汽車、船舶等交通工具,發(fā)電站等能源產(chǎn)業(yè)。
同時,甲醇的使用也存在一些挑戰(zhàn),例如安全性考慮、生產(chǎn)成本等問題,需要進一步的技術(shù)研發(fā)和市場推廣。
所以,總的來說,甲醇是一種可以作為燃料使用的化學(xué)物質(zhì)。
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