直接乙醇燃料电池

直接乙醇燃料电池或DEFC是一类燃料电池，其中乙醇直接进入电池。它们已被用作模型来研究一系列燃料电池概念，包括PEM的使用。

直接乙醇燃料电池在燃料电池中使用乙醇而不是毒性更大的甲醇。乙醇是甲醇的一种有吸引力的替代品，因为它的供应链已经到位。乙醇仍然是消费者广泛使用的更容易使用的燃料。乙醇是一种富含氢的液体，与甲醇（6.1kWh/kg）相比，它具有更高的比能（8.0kWh/kg）。乙醇可以通过可再生资源（如甘蔗、小麦、玉米甚至稻草）的发酵过程从生物质中大量获得。生物产生的乙醇（或生物乙醇）因此很有吸引力，因为种植生物燃料的作物吸收了大部分从用于生产生物燃料的燃料以及燃烧生物燃料本身排放到大气中的二氧化碳。这与化石燃料的使用形成鲜明对比。乙醇的使用还将克服氢在燃料电池应用中的储存和基础设施挑战。在燃料电池中，任何燃料的氧化都需要使用催化剂，以达到商业上可行的燃料电池所需的电流密度，

直接乙醇燃料电池与DMFC类似，依赖于乙醇在催化剂层上的氧化形成二氧化碳。水在阳极被消耗，在阴极产生。质子(H+)穿过质子交换膜传输到阴极，在阴极与氧气反应生成水。电子通过外部电路从阳极传输到阴极，为连接的设备供电。半反应是：

铂基催化剂价格昂贵，因此实际开发乙醇作为PEM燃料电池的燃料需要一种新的催化剂。已经开发了新的纳米结构电催化剂（例如ACTASpA的HYPERMEC），它基于非贵金属，优选在阳极处是Fe、Co、Ni的混合物，在阴极处是单独的Ni、Fe或Co。使用乙醇，在25°C下使用含有商业阴离子交换膜的自呼吸电池，在0.5V下获得了高达140mW/cm2的功率密度。该催化剂不含任何贵金属。实际上，微小的金属颗粒以这样的方式固定在基材上，从而产生非常活跃的催化剂。聚合物充当电解质。电荷由氢离子（质子）携带。液态乙醇(C2H5OH)在有水存在的情况下在阳极氧化，产生CO2、氢离子和电子。氢离子穿过电解质。它们在阴极与空气中的氧气和外部电路中的电子反应形成水。与内燃机相比，基于生物乙醇的燃料电池可以改善这种生物燃料的油井到车轮的平衡，因为燃料电池的转化率提高了。但现实世界的数据可能要在几年后才能实现，因为直接甲醇和乙醇燃料电池的发展落后于氢动力燃料电池。

2007年5月13日，奥芬堡应用科学大学的一个团队在法国壳牌公司的生态马拉松比赛中展示了世界上xxx辆由DEFC驱动的车辆。Schluckspecht汽车在Nogaro电路上成功试驾，由DEFC堆栈供电，输出电压为20至45V（取决于负载）。已经构建了各种直接乙醇燃料电池堆手机充电器原型，其电压范围为2V至7V，功率范围为800mW至2W，并进行了测试。

• DEFC膜-弗劳恩霍夫界面工程与生物技术研究所
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