直接甲醇燃料电池

直接甲醇燃料电池 直接甲醇燃料电池研究进展 摘要: 介绍了直接甲醇燃料电池的工作原理、研究现状及最新进展, 认为直接甲 醇燃料电池是目前较理想的燃料电池, 有广阔的发展前景。直接甲醇燃料电池 (DMFC) 具有燃料易运输与存储、重量轻、体积小、结构简单、能量效率高等优 点,以固体聚合物作为电解质的直接甲醇燃料电池是理想的车用动力电源,具有广 阔的发展前景。 关键词:直接甲醇燃料电池;甲醇;渗透;膜;电催化剂 Performance study on direct methanol fuel cell Abstract: Working principle, current research situation and latest progress of direct methanol fuel cell are introduced .Fuel cell of this kind is regarded as a perfect one so ar, with bright prospects to be expected. Direct methanol fuel cells (DMFC) had f several advantages including ease transportation and storage of the fuel, reduced system weight, size and complexity, high energy efficiency. Polymer electrolyte membrane direct methanol fuel cells (PEMDMFC) were ideal power source for vehicles with bright prospects to be expected. . Key words: DMFC; methanol; crossover; membrane; electrocatalyst 0引言 由于汽车尾气污染越来越严重, 从而引起世界各国的关注。汽车尾气污染的 根源在于汽车发动机使用的汽油。甲醇是一种易燃液体, 燃烧性良好, 辛烷值高, 抗爆性能好。甲醇又是一种洁净燃料, 燃烧时无烟,燃烧速率快, 排气污染少。 不管燃烧汽油还是燃烧甲醇作汽车的动力都需要使用内燃机, 因此其噪音污染 及燃料燃烧不完全引起的排放物污染是不可避免的。使用电动汽车是解决汽车尾 气污染的根本办法, 同时还可以减少内燃机造成的噪音污染。燃料电池有内燃机 使用燃料重量轻, 补充燃料方便等优点, 无需充电, 它的最大优点在于可把燃 料的化学能直接转变成电能, 其效率不受卡诺循环限制。直接甲醇燃料电池 ( Direct Methanol Fuel Cell,简称为DMFC) 无需将甲醇转变成氢源, 利用甲醇 直接在电极上反应转变成电能。直接甲醇燃料电池使用液体燃料甲醇, 使体积变小, 是最有希望成为电动汽车电源的化学电源。 1直接甲醇颜料电池的基本定义 燃料电池( Fuel Cell, 简称FC) 是一种将化学能转化为电能的电化学发电装置。由于它不受卡诺循环限制, 不排放或极少排放污染物, 所以是一种高效、清洁的新型能源。燃料电池按电解质的不同可分为碱性氢氧燃料电池( AFC) 、质子交换膜型燃料电池( PEMFC) 、磷酸型燃料电池( PAFC) 、熔融碳酸盐型燃料电池( MCFC) 及高温固体氧化物燃料电池( SOFC) 等。这些燃料电池通常需要纯氢、天然气、净化煤气或重整气等气体燃料, 因此一般需要复杂的燃料重整或精制等附属设备, 而且气体燃料的供应与储存也存在不安全因素。 直接甲醇燃料电池( Direct Methanol Fuel Cell, DMFC) , 顾名思义, 可直接用甲醇作原料, 无须中间重整或转化装置, 因此具有体积小, 重量轻, 系统结构简单, 燃料来源丰富, 价格低廉, 储存携带方便等优点, 是目前各国政府优先发展的高新技术之一。 直接甲醇燃料电池( DMFC) 由两个电极及夹在其中间的质子导电膜构成[ 。电极通常为多孔电极,由背层、扩散层和催化剂层3 部分组成, 主要材料是碳支撑的贵金属。DMFC 中的电解质采用特殊离子交换膜, 是一种选择性质子导体, 它既能保持离子电荷平衡, 又能防止甲醇及其他物质渗漏到另一电极区域。将甲醇和水混合物送至DMFC 的多孔阳极区域, 甲醇直接电催化氧化生成二氧化碳, 并释放出质子和电子: CH3OH+ H2O?CO2?+ 6H+ + 6e- ( 1) 在阴极上氧气被还原生成水: 3/ 2O2+ 6e- + 6H+ ?3H2O ( 2) 电池的总反应是: CH3OH+ 3/ 2O2?CO2?+ H2O ( 3) 2直接甲醇燃料电池阳极电催化剂材料 2.1铂基催化剂材料 在DMFCs 中, 对阳极电催化剂材料有3 个基本要求: 活性、稳定性、质子和电子导电性。对于铂基电催化剂, 甲醇在阳极的氧化机理涉及到一系列的基元反 应步骤, 研究表明, 其速控步骤是甲醇的第一步吸附脱氢( 低温时) 或反应中间物CO 与吸附的羟基的反应( 温度高于60 e 时) , 反应式如下: CH3OH vPt - CH2 - OH+ Hads ( 1) COads+ Pt - OHads vPt - COOH ( 2) 由于反应中间物CO 或Pt- ( CHO) ads是阻止甲醇进一步氧化的, 其氧化需要在较高的过电位下进行, 因此, 电催化剂材料需要具有高的活性, 即要求能在低过电位下氧化反应的中间物, 现今通常采用加入各种金属元素对铂催化剂修饰, 提高其活性; 另外, 基于电催化剂大多是贵金属, 成本高, 因此, 要求电催化剂用量少而活性高。在DMFCs 中, 采用的是质子导电膜固体电解质( 如Nafion- 117) , 其酸性相对于1mol/ L 的硫酸, 因此, 要求催化剂材料在酸性介质中具有高的稳定性。质子和电子在阳极电催化剂上经阳极半反应而产生, 质子通过质子膜传递至阴极, 而电子可以通过碳纸传递。该碳纸是由催化剂负载在碳黑上或者直接喷涂在质子膜上形成的,这就需要电催化剂与质子膜和炭黑有良好接触, 同时也要求其能有效传递质子和电子。一般认为, 相对于铂催化剂, 加入第二元金属,如T i 族、V 族的活性稍有提高, 而Fe、Cu、Co、Ni 则无促进作用, Mn 族、Cr 族的活性最高。PtRu 催化剂是最具代表性的, 具有较高的活性和稳定性, 主要有2 种: 负载在活性炭上的PtRu/ C和非负载的高分散的PtRu 催化剂。尽管国外已有商品PtRu 催化剂出售, 然对其结构及其与活性的关系还不太清楚, 而且有些结论是相互矛盾的。X1Ren 比较了E - TEK 公司的非负载的高分散PtRu 催化剂( 011 ~ 015g/ cm2 ) 、Johnson - Matther公司的PtRu/ C 催化剂( 1~ 4mg/ cm2) 的性能, 认为,如用于DMFC 中, 前者因具有好的操作性能而更为可取, 其电极更薄, 利于质子的传递。但是, Li Liu[等人通过比较Watanabe 方法制备的PtRu 和PtRu/C 催化剂, 在甲醇渗透可忽略的条件下( 浓度为015mol/ L, 电流密度为500mA/ cm2 ) , 50 ~ 90 e 时,后者0146g/ cm2 相当于未负载催化剂2g/ cm2 的性能, 因此, 如果考虑贵金属的成本, 则后者更为可取。Jef frey W等人认为, PtRu 催化剂与单相的合金PtRu 催化剂不同, 前者是多相体系, 由Pt 金属、Ru金属、Pt 的水合氧化物、Ru 的水合氧化物及RuO2组成, XRD、XPS、TEM 等表征方法证实了在PtRu催化剂中, 存在铂的面心立方结晶相, 无定形的Ru的氧化物相, 其中RuOxHy 对催化剂的活性起重要的作用, 因为RU OxHy 具有质子传 递、电子传递和提供活性氧的能力。 2.2铂基钙钛矿类和非铂基催化剂 DMFC 中阳极铂的负载量远高于聚合物膜燃料电池( PEMFC) , 因此降低铂的负载量是DMFC 研究的一个重要方面。以上讨论的金属和金属氧化物与Pt 或PtRu 合金的复合, 可提高催化剂的活性, 从而可以降低铂的负载量。另外一个途径是采用非贵金属催化剂, 然而, 从现今研究的结果来看, 无论是在活性还是稳定性方面, 非贵金属催化剂还远远达不到要求。 2.3铂基电催化剂的制备方法 电催化剂的性能与其制备方法和处理条件密切相关, 多组分、高分散、颗粒分布均一的纳米级的催化剂具有高活性。浸渍法与共沉淀法是制备负载型金属催化剂的常用方法, 尤其对贵金属催化剂, 可以在负载量低的情况下达到金属的均匀分布, 载体也可改善催化剂的传热性, 防止金属颗粒的烧结等。GoodenouhgJ B提出Pt/ C 制备的过程, 包括载体的预处理和 浸渍、还原等步骤。炭黑经碾磨后, 在930 e 、CO2 气流中预处理1h, 然后浸渍中和后的氯铂酸, 用HCHO 或N2H4 在水溶液中还原, 过滤、洗涤、干燥后得到8% Pt 载量的Pt/ C 化剂。预处理过程可以改变碳的表面积和表面氧化物的组成, 表面氧化物的除去打开了碳的微孔, 因此增加表面积, 同时提高了碳颗粒的电接触, 但对Pt/ C 催化剂中的Pt 颗粒尺寸和分布没有影响。多组分催化剂也可用浸渍法制备, 用炭黑浸渍混合金属盐溶液[ 13] , 或以Pt / C催化剂为起始催化剂, 逐个组分浸渍, 常用的还原剂还有甲酸钠、NaBH4、H2 等Watamabe 用双氧水氧化铂和钌金属盐, 形成PtO2 和RuO2 的溶胶, 然后用炭黑浸渍, 在水溶液中还原或在不同的气氛下焙烧, 得到平均直径3~ 4mm 颗粒, 且炭黑保持很高的比表面积。随后的热处理也对催化剂的活化有影响, 碳载催化剂在空气中焙烧效果较好。 溶胶凝胶法是制备纳米级催化剂颗粒的有效方法。Got z M在有机溶剂中利用N( C8H17) 4BEt 3H与金属盐溶液反应生成金属溶胶, 其中, + N( C8H17) 4 保持溶胶稳定, BEt 3H+ 是还原剂。在溶胶中加入炭黑, 随后过滤、洗涤、N2 干燥得到平均粒径117nm 的碳载催化剂。这种方法也可以制备PtM/c、PtRuM/ C ( M 为金属元素) 。CatherineA1Morris报道一种C - Sio2 复合溶胶的制备方法, 它 是在硅溶胶形成之前加入金属盐和炭黑, 炭黑和金属均匀分布在SiO2 的三维网络的微孔中, 随后的洗涤、还原等步骤均不会导致炭黑和金属的脱落,保持了炭黑的良好接触和导电性。 3直接甲醇燃料电池质子交换膜 DMFC 主要由三个部分组成: 阳极、质子交换膜和阴极( 图1) 。电极是燃料( 燃料) 和氧化剂( 主要是氧气) 进行电化学反应的场所, 膜起到传导质子、阻止电子传导和防止阴、阳极区反应物混合的作用。在水存在的情况下, 甲醇在阳极催化剂的作用下氧化成二氧化碳, 同时释放出电子和质子, 二者经外电路及膜分别传导至阴极。阴极, 氧气发生电化学还原,消耗从外电路传递过来的电子, 并与质子结合生成水。电子从阳极经过负载到阴极的传递, 实 现化学能到电能的转化。 DMFC 的核心部分为位于电池中心的质子交换膜( PEM) , 膜两侧为微孔性催化电极。该质子交换膜不仅是隔膜材料, 而且也是电极活性物质( 电催化剂) 的基底, 同时它还应该是一种选择透过性膜。在DMFC 中, 甲醇会通过质子交换膜从阳极渗透到阴极, 会毒化阴极催化剂, 而且由于甲醇在阴极的氧化, 会形成氧化电势, 降低电池效率和电池的电势。这对电池是不利的, 可以采取使用低浓 度甲醇的办法来降低甲醇的渗透率, 或者在较低的温度下操作电池, 但不能从根本上解决问题。如果解决了甲醇渗透的问题, 那么就能使用较高的甲醇浓度, 从而获得更高的有效电压。要从根本上解决甲醇渗透, 只能通过对现有质子交换膜的改性或者研究开发出新型的具有阻甲醇性质的质子交换膜。 3(1基于NafionÒ 膜的阻甲醇研究 行改性或者研究新型的具有阻甲醇性质的质子交换膜便显得尤为重要。目前普遍使用的甲醇电池质子交换膜为杜邦公司开发出的NafioÒ 全氟聚合物膜。NafionÒ 系列膜具有良好的质子传导率和较好的化学耐久性[ 2] 。膜的结构中含有碳氟主链形成的一定晶相的疏水区、氟化醚支链区以及磺酸离子簇区, 这些区域通过水分子相互连接成输送质子及一些小分子的通道。由于这些通道的孔径较大( 4 nm 左右) , 在水分子通过的同时, 甲醇等小分子也容易通过, 形成甲醇的渗透, 电池的效率也随之降低。它的甲醇渗透率甚至高达40%。而且由于其价格偏高, 限制了它在DMFC 中的使用。因此, 对Naf ionÒ 膜进 目前针对Naf io nÒ 膜的阻甲醇改性可以分为物理方法和化学方法两种。 3.1.1 Nafion Ò 膜的物理改性方法 Hobson 等[ 3] 使用低能电子束( Low do seelect ron beam, EB) 处理Naf ionÒ 膜, 减小了膜表面层( 约10 Lm) 的孔径大小, 从而使Naf io nÒ 膜选择通过较小的水分子, 而较大的甲醇分子的传输则受到限制, 从而起到降低甲醇渗 研究表明, 低能电子束减少了Naf ionÒ 膜中的亲水区, 透率的作用。另一方面, 对疏水区则没有影响, 而甲醇在膜中的渗透主要是通过亲水区进行, 如此便达到了降低甲醇渗透率的作用。 从表1 中可以看出, 随着低能电子束剂量的增加, 甲醇渗透率大大降低, 当EB 剂量达到600LCcm- 2时, 甲醇渗透率降低到原来的7% 。电导率随着EB 剂量的增加先下降, 接着渐渐趋于一个稳定值。 Choi 等使用等离子体刻蚀Naf io nÒ 膜的面, 增加膜表面的粗糙度, 增大了催化剂和电解质的接触面积, 提高了催化效率, 同时缩小了NafionÒ 膜的孔径大小, 减少甲醇的渗透。但此方法会造成质子传导能力的下降, 因此该方法仍需改进。物理方法改性Naf ion Ò 膜的主要手段是通过改变Naf ionÒ 膜的孔径大小来降低甲醇向阴极的渗透, 但通常都是以降低膜的质子传导率和电池效率为代价的。因此, 很多研究学者便想到以化学方法来对Nafion Ò 膜进行改性, 使其在降低甲醇渗透率的同时又不影响其质子传导率和电池效率。 3(1(2 Naf ionÒ 膜的化学改性方法 目前主要使用的Naf io nÒ 膜的化学改性方法为向Naf ionÒ 膜中添加一定量的高阻醇物来降低甲醇渗透率, 同时成本也大大降低。 Miyake 等向N af ionÒ 膜中掺杂SiO2 , 掺杂后的膜吸水能力得到增强, 同时甲醇的渗透性降低。当SiO2 的含量达到20%( w ) 时, 甲醇渗透速率明显降低。Jung 等[ 6] 向Naf io nÒ 膜中添加PtRu 颗粒。单电池测试表明, 随着PtRu 含量的增加, 膜的质子传导率有所减少的同时, 甲醇渗透率也有所降低。在30bC 和45bC 的条件下, 电池效率分别比使用纯Naf ion Ò 膜的电池高28% 和31% 。当PtRu/Naf ionÒ 含量为0. 05%时, 电池效率达到最大值。 Liu 等[ 7] 向Naf ion Ò 115 膜中添加一定量的聚糠醇( PFA) , 结果发现Nafion Ò- PFA 复合膜在室温下的甲醇渗透率为1. 72 @ 10- 6 mol/ min # cm, 质子传导率为70. 4 mS/ cm; 而NafionÒ115 膜的甲醇渗透率和质子传导率分别为4. 66 @ 10- 6 mol # min- 1# cm- 1 和95. 3mS/ cm。尽管改性后的N af ionÒ-PFA 复合膜质子传导率下降了约26% , 但是由于其降低了接近3 倍的甲醇渗透率, Nafio nÒ-PFA 复合膜的电池效率仍然要大于Nafion Ò 115 膜的电池效率。 Uchida 等使用浸渍法将纳米级的Pt 粒子分散在Naf io nÒ 膜内, 这样, 从阳极渗透过来的甲醇就在Nafion Ò 中的Pt 上的活性位置与阴极渗透过来的O2 发生反应, 这样便避甲醇渗透到阴极, 比较明显地增加了阴极电势。但此种方法也有一定的缺点, 就是在甲醇进量较大时, 该方法的阻醇效果并不明显, 可能是因为在进样量较大时, 甲醇的渗透速率远远大于甲醇在Naf io nÒ 膜中Pt 上的催化速率, 甲醇在膜中还来不及反应就已经渗透到阴极。 Jiang 等使用layer-by-layer ( LbL) 方法制备基于Nafio nÒ 膜的复合质子交换膜。他们将Naf ionÒ 膜交替浸渍在聚阳离子和聚阴离子电解质溶液中, 在其表面包覆上一层或数层PPDA-PSS、PDDA-PAZO 的复合膜( 图2) 。 图3 表示了此复合质子交换膜阻止甲醇渗透的原理。由于甲醇主要通过Nafion Ò 膜上的亲水区来进行渗透。当膜表面覆上了几层复合电解质膜后,甲醇不容易进入NafionÒ 膜, 因此也不容易渗透。同时, 更重要的是, 与其他改性方法相比, LbL 方法表现出其它方法所没有的优点: 对Nafion Ò 膜的质子传导率以及化学和热稳定性影响较小。研究表明: 随着PPDA-PSS、PDDA-PAZO 复合膜层数的增加, 其极限甲醇渗透电流越低。要得到最大的电池效率, 就需要在甲醇渗透率和质子传导率之间找到一个平衡值, 或者可以选择更合适的电解质膜来进行layer-by-layer 的组装, 使质子传导率的降低减小到最小程度。这种lay er-by- lay er 复合多层膜方法提供了解决DMFC 中甲醇渗透问题的一个潜在的十分有效的手段。然而, 要优化layer-by-layer 自组装方法中的聚合物之间的相互关系和了解聚阳离子与聚阴离子之间的相互作用对质子电导率之间的影响, 还有很多工作要做。 不管是通过物理还是化学方法对Nafion Ò 膜行改性, 在降低甲醇渗透率的同时都不约而同地降低的质子传导率, 这对提高电池效率是极为不利的。因此, 要想从根本上解决甲醇渗透问题, 必须从电解质膜材料的研制入手, 要制备出低甲醇渗透率和高质子传导率的新型电解质膜。 4DMFC的主要应用和发展 4.1 DMFC主要生产商的最新发展状态 目前, 全球很多消费类产品的公司都在致力于甲醇燃料电池的研发工作, 如东芝、NEC、富士通、松下、夏普、三星、索尼、三洋、日立、LG、BYD等公司, 而目前市场上采用甲醇燃料电池的手机。已经由日立、富士、东芝推出。 加拿大巴拉德动力系统公司是世界上最早从事燃料电池技术研发公司, 巴拉德公司在汽车燃料电池研制方面处于世界领先地位。2008年, 巴拉德公司生产燃料电池汽车1 855辆。巴拉德公司最近宣布, 该公司将向德国轿车及卡车制造商戴姆勒公司及美国的福特公司出售汽车燃料电池业务。根据, 戴姆勒和福特将通过设立新的公司来管理燃料电池技术发展项目, 并为该项目提供资金, 新的公司将被称为汽车燃料电池合作公司。 Po lyFue l提供便携产品中甲醇燃料电池的/心脏0) ) ) 薄膜产品。从2004~ 2006年, PolyFuel公司的出货量从几千平方米到近3万m2, 客户数量也从7 个增加到近17 个。公司出的最新的20 Lm的薄膜产品可比过去延长甲醇燃料电池的40%的能源, 加强了甲醇燃料电池中的水循环, 继续保持了碳氢化合物的优势。 MT IM icro甲醇燃料电池公司则面向便携产品提供甲醇燃料电池的可充电电源技术, 其产品可应用于军事以及消费电子市场中。M ob ion电源产品可替代锂离子电池以及其它类似的可充电系统, 它比现有的电池技术可延长两倍的电池的运行时间。公司与三星、甲醇协会、Dupont、Intermac技术公司、伟创立、SES Americom 公司等建立了良好的合作关系。 英国Intelligent Energy 公司是一家专注于燃料电池技术方面的高科技企业, 规模不大, 历史可追溯于1988年在拉夫堡大学的基础研发。这家企业的服务范围甚广, 在交通运输产品领域, 客户包括铃木、波音、标致雪铁龙、伦敦出租车国际公司等。 美国U ltraCell公司成立于2002年, 总部设在加州, 主要研发制造应用于便携式设备的完整微燃料电池系统。迄今为止已经获得了近3 000万美元的投资。该公司发展其具有知识产权的甲醛为燃料基础的燃料电池, 该技术不同与其他的直接甲醇燃料电池, 其利用创新的微重整器, 从高纯度的甲醇中提取氢气。这种甲醇重整系统的能量密度是直接甲醇燃料电池系统的2倍。 4(2 DMFC水管理系统方面的研究进展 MT I微燃料电池公司是获奖的Mob ion微型燃料电池技术的开发者, 并且是机械科技公司的一家子公司, 该公司在日本东京的第四届国际氢和燃料电池博览会上推出用于数码相机市场的燃料电池新原型机) ) ) 燃料电池充电器( Mob ion) 。M ob ion技术的核心在于在阴极采用通过化学反应产生的水, 并能满足在阳极化学反应的需求。而传统的电池技术中水管理依赖于复杂的/ M icroplumbng0, 收集从阴极产生的水, 然后循环、并与甲醇混合在阳极。M obion技术简化了传统的产生能源的化学反应所需要的从阴极到阳极的所需水的方法, 这项专有技术使得水能满足在水的产生到甲醇燃料电池的空气的内部转让的燃料过程中的需求, 而内部水的流动是不需要任何复杂的再循环线路或其他工具。M ob ion技术可减少在甲醇燃料电池中甲醇的用量, 使得甲醇的使用效率达到100%。 4.3DMFC在便携式电源方面的应用 目前的微型燃料电池中, DMFC 以其自身染料价格低、启动迅速、比功率高、无腐蚀性等优点, 成为当前微型燃料电池的最佳选择。便携产品的甲醇燃料电池问题正在受到市场的普遍关注, 有数据表明, 到2010年, 市场对能耗的需求速度远远大于电源的技术发展速度。传统的锂离子电池不能满足未来消费产品中丰富的多媒体特性所需求的能源供应, 只有甲醇燃料电池由于可以为便携产品带来长时间运转的、干净的、低成本的便携产品电源性能, 可以取代传统有线的充电装置, 实现真正/无线的0便携产品, 将获得市场的极大需求。根Frost& Sullivan的数据表明, 到2012年, 消费电子产品需要大约8 000 万的甲醇燃料电池单元。2008年4月, 美国交通部公布了一项最终规定, 允许在客机上携带甲醇燃料电池和甲醇燃料。根据规定, 乘客可在搭乘飞机时携带微型燃料电池, 且每人最多只能带两个备用燃料盒。包括加拿大、中国、日本和英国在内的全球许多国家已该乘客限制纳入各自的国家。 三星SD I公司日前开发出一款用于笔记本电脑的燃料电池原型, 这款燃料电池能量密度为200Wh /L, 大约由200 cm3的液态甲醇供能, 能持续工作约15 h。这与东芝或NEC公司的能量密度为100~ 130Wh /L的笔记本电脑燃料电池相比,持续使用时间更长, 而且产品更加小巧和紧凑。 2009年10月26日, 日本东京公司宣布从10月29日开始销售直接甲醇燃料电池, 该款产品将作为充电装置首先应用于手机、数码相机等USB接口便携式设备。 口便携式设备。 德国Smart Fuel Cell GmbH 开发出了可以内置于笔记本电脑使用的直接甲 醇燃料电池系统。在笔记本电脑中插入可以容纳150 mL甲醇的大约5 cm见方的盒式电池, 便可使笔记本电脑工作8~10 h。 东芝甲醇燃料电池Dynario在经过严格测试之后, 近日将推向市场。甲醇燃料电池Dynario的尺寸为150 @ 21 @ 74. 5mm, 重量也达到了280 g,并配备了50 mL的甲醇燃料瓶, 让用户轻松携带。该电池本身的容量为14mL, 能快速充满燃料使用, 然后就可以通过USB接口向手机、数码相机等数码产品进行供电, 并进行电量的简明显示, 非常方便。 4.4DMFC 在汽车行业的应用 DMFC 在汽车行业的应用不如质子交换膜燃料电池的应用成熟, 但是也有一些成功的案例。2008年奥运会期间, 上海大众推出了DMFC 燃料电池车, 充一次燃料可运行300 km; 日本铃木将在第四十一届东京车展展出甲醇燃料电池驱动的M IO轮椅车等全新概念车型。 美国硅谷一家发展迅速的新兴公司Oorja Protonics计划将其生产的基于甲醇燃料的燃料电池应用于纯电动汽车及插电式混合动力汽车。该公司正研制一种应用在纯电动汽车或插电式混合动力汽车上的电池, 可增加车辆的续驶里程。日产决定在其Smyrna, Tenn. 工厂采用Oorja公司经过18个月测试后的甲醇燃料电池。目前, 日产在其工厂内使用装有Oorja燃料电池的拖车运送零部件及其他材料。 由江苏双登集团南京双登科技发展研究院研制的甲醇燃料电池电动自行车已经问世。整车以DMFC 为核心, 由燃料电池电堆、甲醇进液系统、氧气循环系统、电控部分、系统状态监控等部分组成。行驶速度可达20 km /h, 一次注入4 L甲醇燃料能够骑行30 km, 与普通电动自行车性能相差无几。 5展望 直接甲醇燃料电池汽车技术最近几年有了很大提高, 其优势表现在不需要 对燃料进行二次转化。在能源危机日益严重的今天, 各国政府和各大企业都积极致力于新能源的开发与应用研究, 直接甲醇燃料电池产业化应用必定指日可待。 参考文献: [1]王一拓, 刘桂成, 王 萌, 王新东。 北京科技大学物理化学系电。直接甲醇燃料电池关 键材料与技术。 池BATT ERY BIMONTHLY。第42 卷 第6 期2012 年 12 月 [2] 王新东, 谢晓峰, 王萌 , 刘桂, 成苗, 睿瑛 , 王一拓, 阎群 。 北京科技大学物理 化学系, 清华大学核能与新能源研究院, 北京科技大学材料学院无机非金属系, 北京科技大学机器人研究所。直接甲醇燃料电池关键材料与技术。化学进展PROGRESS IN CHEMISTRY。第23 卷第2 /3 期2011 年3 月 [3] 张建民, 杨长春, 石秋芝, 董金峰, 郑州大学化学化工学院, 直接甲醇燃料电池 技术,《新技术新工艺》 化工与表面处理, 2000 年 第11 期 [4] 王瑞敏 , 张颖颖 。上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心，山东省科学院海洋仪 器仪表研究所。 直接甲醇燃料电池技术发展近况及应用。新能源汽车A版 ，20101 11 [5] 刘桂成, 姜 颖, 蒋钜明 , 王新东, 北京科技大学高效钢铁冶金国家重点实验室，北京 科技大学物理化学系，直接甲醇燃料电池稳定性的初步研究，电 池 BATT ERY BIMONTHLY， 第42卷 第5期 2012 年 10 月 [6] 魏昭彬,刘建国 ,乔亚光 ,周卫江 ,李文震 ,陈利康 ,辛 勤 ,衣宝廉， 中国科学院大 连化学物理研究所,安徽省宁国天成电器有限公司。直接甲醇燃料电池性能，电化学 EL ECTROCHEMISTRY，第7卷 第2期2001 年5 月 [7] 李建玲,毛宗强,徐景明，清华大学核能技术设计研究院，直接甲醇燃料电池性能研究， 电池 BATTERY BIMONTHLY， 第32 卷 第2 期2002 年4 月 [8] 田立朋 李伟善 ，华南师范大学化学系 ，直接甲醇燃料电池研究进展 ，现代化工， 1998 年第5 期 [9] 李建玲,毛宗强，清华大学核能技术设计研究院，直接甲醇燃料电池研究现状及主要问 题， 电池 BATTERY BIMONTHLY， 第31 卷 第1期 2001年2月 [10] 陈胜洲 ，董新法， 林维明，华南理工大学化工学院，直接甲醇燃料电池阳极电催化 剂材料的研究，化工新型材料NEW CHEM ICAL MATERIALS，第30 卷第10 期2002 年10 月 [11] 陈茂军， 楼白杨， 徐斌， 倪忠进，浙江工业大学材料与表面工程研究所，浙江农林 大学工程学院，直接甲醇燃料电池阳极基底层的研究及进展，电源技术，2011.11 Vol.35 No.11 [12] 刁含斌, 赵 杰, 仇 波, 严 锋， 苏州大学化学化工学院直接甲醇燃料电池质子交换 膜研究进展，化学世界，2008 年 [13] 童叶翔, 刘 鹏 , 沈培康, 杨绮琴，中山大学化学与化学工程学院, 中山大学物理科 学与工程技术学院, 质子交换膜和直接甲醇燃料电池进展，电池BATTERY BIMONTHLY ， 第32 卷 第3 期2002 年 6 月 [14] 刘桂成, 王一拓, 王 萌, 王新东北京科技大学物理化学系, DMFC 用膜电极组件的结 构及性能 , 电 池 BATT ERY BIMONTHLY , 第42 卷 第2 期2012 年 4 月 [15] Hogarth Martin ,Christensen Paul ,Hamnett Andrew ,et al. 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