甲烷燃料電池反應(yīng)原理優(yōu)缺點(diǎn)

甲烷燃料電池雖然作為新能源電池的燃料電池之一，但是嚴(yán)格來(lái)說(shuō)并非電池，算是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的媒介，一種發(fā)電裝置。從甲烷燃料電池反應(yīng)原理和優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)深入了解甲烷燃料電池好不好？

甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為KH溶液），甲烷燃料電池的電解質(zhì)溶液為KOH，生成的CO2還要與KOH反應(yīng)生成KaCO3，所以總反應(yīng)為：CH4+2KOH+202=K2CO3+3H30；

負(fù)極反應(yīng)有：CH₄ – 8e^– + 8OH^– = CO2 + 6H2O;

CO2 + 2OH^– = CO₃^2- + H2O

負(fù)極反應(yīng)式為：CH₄ + 100H + 8e^– = CO₃ ^2-+7H20

正極反應(yīng)式：0₂ + 2H₂0 + 4e^– = 40H^–

甲烷燃料電池反應(yīng)原理圖：

甲烷燃料電池的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

一、甲烷燃料電池優(yōu)點(diǎn)：

1、低污染：使用氫氣與氧氣作為燃料，生成物只有水和熱，若使用烴類(lèi)生成水，二氧化碳和熱，沒(méi)有污染物。

2.高效率：直接將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，故不受卡諾循環(huán)的限制。

3.無(wú)噪音：電池本體在發(fā)電時(shí)，無(wú)需其他機(jī)件的配合，因此沒(méi)有噪音問(wèn)題。

4.用途廣泛：提供的電力范圍相當(dāng)廣泛，小至計(jì)算器大至發(fā)電廠。

5.無(wú)需充電：電池本體中不包含燃料，只需不斷地供給燃料便可不停地發(fā)電。

二、甲烷燃料電池缺點(diǎn)：

1.燃料來(lái)源不普及：氫氣的儲(chǔ)存可說(shuō)是困難又危險(xiǎn)，而甲醇、乙醇、或天然氣缺乏供應(yīng)系統(tǒng)，無(wú)法方便的供應(yīng)給使用者。

2.無(wú)標(biāo)準(zhǔn)化的燃料：現(xiàn)今市面上有以天然氣、甲烷、甲醇與氫氣等作為燃料的電池，雖然提供消費(fèi)者很多種選擇，但因?yàn)闆](méi)有單一化及標(biāo)準(zhǔn)化的燃料，要能夠營(yíng)利是困難的，而且燃料種類(lèi)的更換有可能使現(xiàn)有的供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行改裝，產(chǎn)生額外的費(fèi)用。

3.體積太大：目前的燃料電池體積都還過(guò)大攜帶不方便。

4.成本過(guò)高：目前燃料電池使用可以提高發(fā)電的效率的材料，但成本也就相對(duì)的高，不過(guò)經(jīng)由制造技術(shù)的改進(jìn)及量產(chǎn)，成本已下降許多。

注意：甲烷是無(wú)色、無(wú)味的氣體是最簡(jiǎn)單的有機(jī)物，別名：天然氣，沼氣。也是含碳量最?。ê瑲淞孔畲螅┑臒N，是沼氣，天然氣，瓦斯，坑道氣和油田氣的主要成分，對(duì)空氣的重量比是0.54，比空氣輕約一半。甲烷溶解度很小，燃燒時(shí)產(chǎn)生明亮的深藍(lán)色火焰。有輕微的毒性。

實(shí)驗(yàn)室中可用醋酸鈉與氫氧化鈉混合加熱生成碳酸鈉與甲烷的方法來(lái)制備少量甲烷。大量制備甲烷，可將有機(jī)質(zhì)放入沼氣池中，控制好溫度和濕度，經(jīng)過(guò)甲烷菌快速繁殖，將有機(jī)質(zhì)分解成甲烷、二氧化碳、氫、硫化氫、一氧化碳等，其中甲烷占60%-70%。

經(jīng)過(guò)低溫液化，將甲烷提出，可制得廉價(jià)的甲烷。甲烷燃料電池是化學(xué)電池中的氧化還原電池，就是用沼氣（主要成分為CH4）作為燃料的電池，與氧化劑02反應(yīng)生成CO2和H20。反應(yīng)中得失電子就可產(chǎn)生電流從而發(fā)電。美國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)出以甲烷等碳?xì)浠衔餅槿剂系男滦碗姵?，其成本大大低于以氫為燃料的傳統(tǒng)燃料電池。燃料電池使用氣體燃料和氧氣直接反應(yīng)產(chǎn)生電能，其效率高、污染低，是一種很有前途的能源利用方式。但傳統(tǒng)燃料電池使用氫為燃料，而氫既不易制取又難以儲(chǔ)存，導(dǎo)致燃料電池成本居高不下?？蒲腥藛T曾嘗試用便宜的碳?xì)浠衔餅槿剂希瘜W(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的殘?jiān)苋菀追e聚在鎳制的電池正極上，導(dǎo)致斷路。美國(guó)科學(xué)家使用銅和陶瓷的混合物制造電池正極，解決了殘?jiān)e聚問(wèn)題。這種新電池能使用甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等5種物質(zhì)作為燃料。