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甲烷燃料電池

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1轉子間接

甲烷燃料電池是化學電池中的氧化還原電池。燃料電池是燃料和氧化劑(一般是氧氣)在電極附近參與原電池反應的化學電源。甲烷(CH4)燃料電池就是用沼氣(主要成分為CH4)作為燃料的電池

甲烷燃料電池

甲烷燃料電池
,與氧化劑O2反應生成CO2和H2O.反應中得失電子就可產生電流從而發電。美國科學家設計出以甲烷等碳氫化合物為燃料的新型電池,其成本大大低於以氫為燃料的傳統燃料電池。燃料電池使用氣體燃料和氧氣直接反應產生電能,其效率高、污染低,是一種很有前途的能源利用方式。但傳統燃料電池使用氫為燃料,而氫既不易製取又難以儲存,導致燃料電池成本居高不下。 
科研人員曾嘗試用便宜的碳氫化合物為燃料,但化學反應產生的殘渣很容易積聚在鎳制的電池正極上,導致斷路。美國科學家使用銅和陶瓷的混合物製造電池正極,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種物質作為燃料。

2反應方程式

酸性介質下的甲烷燃料電池
負極:CH4-8e-+2H2O===CO2+8H+
正極:2O2+8e-+8H+===4H2O
總反應方程式為:2O2+CH4===2H2O+CO2
反應情況:
1.隨著電池不斷放電,電解質溶液的鹼性減小;
2.通常情況下,甲烷燃料電池的能量率大於甲烷燃燒的能量利用率。
歷史
燃料電池(Fuel cell),是一種使用燃料進行化學反應產生電力的裝置,最早於1839年由英國的Grove所發明。最常見是以氫氧為燃料的質子交換膜燃料電池,由於燃料價格便宜,加上對人體無化學危險、對環境無害,發電后產生純水和熱,1960年代應用在美國軍方,後於1965年應用於美國雙子星座計劃雙子星座5號飛船。現在也有一些筆記型電腦開始研究使用燃料電池。但由於產生的電量太小,且無法瞬間提供大量電能,只能用於平穩供電上。
甲烷做燃料電池電極方程式溶液
甲烷燃料電池的電解質溶液為KOH,生成的CO2還要與KOH反應生成K2CO3,所以總反應為:
CH4 + 2KOH+ 2O2 = K2CO3 + 3H2O。
負極:CH4 – 8e- + 10OH- == CO32- +7H2O,
正極:2O2 + 4H2O + 8e- = 8OH-

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