직접 메탄올 연료 전지(DMFC) 과학

수소는 매우 활성적인 환원제(연료)입니다. 따라서 수소-산소 연료 전지매우 높은 작동 전류와 단위 중량당 높은 비전력을 얻을 수 있습니다. 그러나 수소 연료의 취급, 저장 및 운송은 복잡합니다. 이는 주로 비교적 작은 이동식 발전소에서 발생하는 문제입니다. 이러한 발전소에는 액체 연료가 더 현실적입니다.
메탄올은 소형 휴대용 연료 전지에 매우 유망한 연료입니다. 기체 수소보다 편리하고 위험성이 낮습니다. 석유 제품 및 기타 유기 연료와 비교할 때, 메탄올은 상당히 높은 전기화학적 산화 활성을 가지고 있습니다(수소만큼 높지는 않지만). 화학 에너지 함량은 약 6kWh/kg으로 가솔린(10kWh/kg)보다 낮지만, 상당히 만족스럽습니다. 이러한 이유로 오늘날 전기 자동차 및 다양한 휴대용 기기의 발전소용 연료 전지에 메탄올을 적용하는 것이 널리 논의되고 있습니다.

의 작동 DMFC 양성자 교환막 연료 전지에는 존재하지 않는 근본적인 문제가 있습니다. 후자의 경우, 막은 반응물(수소와 산소)에 대해 사실상 불투과성이므로 혼합이 불가능합니다. 반면, DMFC에서는 수용액에 용해된 메탄올에 대해 막이 부분적으로 투과됩니다. 이러한 이유로 일부 메탄올은 배터리의 양극 부분에서 막을 통해 음극 부분으로 침투합니다. 이 현상을 교차 큐륨-크러스틱 에탄올이라고 합니다. 이 메탄올은 백금 촉매에 의해 기체 산소에 의해 직접 산화되지만 유용한 전자는 생성되지 않습니다. 이는 두 가지 결과를 초래합니다. (i) 메탄올의 상당 부분이 전기화학 반응에서 손실되고, (ii) 산소 전극의 전위가 더 낮은 양의 값으로 이동하여 연료 전지의 작동 전압이 감소합니다. 지금까지 많은 연구가 수행되었지만 이 문제를 완전히 해결하는 것은 불가능했습니다.
잠재적인 응용 분야 중 하나 DMFC DMFC는 노트북, 캠코더, DVD 플레이어, 휴대폰, 의료기기 등 전자기기에 사용되는 저전력(최대 20W) 전원 공급 장치입니다. 현재 DMFC를 전기 자동차용 전원으로 활용하기까지는 상당한 시간이 소요될 것으로 예상됩니다. 많은 연구에도 불구하고, DMFC는 아직 상용 생산 단계에 있지 않으며, 양성자 교환막 연료 전지(PEMFC)에 비해 실용화에 널리 사용되지 못하고 있습니다.