甲烷燃料電池反應(yīng)原理優(yōu)缺點

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)格來說并非電池，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)缺點來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)點與缺點

一、甲烷燃料電池優(yōu)點：

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

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.無噪音：電池本體在發(fā)電時，無需其他機(jī)件的配合，因此沒有噪音問題。

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

5.無需充電：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：

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

2.無標(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，雖然提供消費者很多種選擇，但因為沒有單一化及標(biāo)準(zhǔn)化的燃料，要能夠營利是困難的，而且燃料種類的更換有可能使現(xiàn)有的供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行改裝，產(chǎn)生額外的費用。

3.體積太大：目前的燃料電池體積都還過大攜帶不方便。

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

注意：甲烷是無色、無味的氣體是最簡單的有機(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，燃燒時產(chǎn)生明亮的深藍(lán)色火焰。有輕微的毒性。

實驗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)過低溫液化，將甲烷提出，可制得廉價的甲烷。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。美國科學(xué)家設(shè)計出以甲烷等碳?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存，導(dǎo)致燃料電池成本居高不下。科研人員曾嘗試用便宜的碳?xì)浠衔餅槿剂?，但化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的殘渣很容易積聚在鎳制的電池正極上，導(dǎo)致斷路。美國科學(xué)家使用銅和陶瓷的混合物制造電池正極，解決了殘渣積聚問題。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。