3α. Direct Methanol Fuel Cells – Άμεσα στοιχεία καύσης μεθανόλης

Στα περισσότερα στοιχεία καύσης (fuel cells) το ρόλο του καύσιμου το παίζει το υδρογόνο, το οποίο μπορεί να τροφοδοτηθεί στο στοιχείο καύσης άμεσα ή μπορεί να παραχθεί έμμεσα μέσα στο σύστημα του στοιχείου καύσης με τη βοήθεια ενός συστήματος μετασχηματισμού των πλούσιων σε υδρογόνο καυσίμων όπως μεθανόλης, αιθανόλης ή άλλων υδρογονανθράκων.
Τα άμεσα στοιχεία καύσης της μεθανόλης όμως τροφοδοτούνται από την καθαρή μεθανόλη η οποία αναμιγνύεται με ατμό και εισέρχεται κατευθείαν στην άνοδο του στοιχείου. 
Η τεχνολογία πίσω από τα άμεσα στοιχεία καύσης της μεθανόλης είναι ακόμα στα αρχικά στάδια ανάπτυξης, αλλά έχει καταδειχθεί επιτυχώς τροφοδοτώντας τα κινητά τηλέφωνα και τους laptop υπολογιστές, πιθανοί στόχοι και χρήσεις στο άμεσο μέλλον.
Τα DMFC είναι παρόμοια με τα PEMFC στοιχεία καύσης δεδομένου ότι ο ηλεκτρολύτης είναι ένα πολυμερές σώμα και ο μεταφορέας φορτίου είναι τα ιόντα υδρογόνου Η+ (πρωτόνια). Ωστόσο η υγρή μεθανόλη (CH3OH) οξειδώνεται παρουσία του ύδατος στην άνοδο και παράγεται CO2. Τα e- ταξιδεύουν μέσω του εξωτερικού κυκλώματος παράγοντας έτσι ηλεκτρική ενέργεια σ’ αυτό το στοιχείο καύσης. Τα ιόντα υδρογόνου Η+ ταξιδεύουν μέσω του ηλεκτρολύτη και αντιδρούν με το οξυγόνο του διοχετευόμενου αέρα και τα e- από το εξωτερικό κύκλωμα, παράγοντας έτσι νερό στην κάθοδο κλείνοντας το κύκλωμα.

Οι αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα είναι οι εξής:

Άνοδος (-) οξείδωση : CΗ3ΟΗ  +  Η2O  →  CO2  +  6H+  +  6e-

Κάθοδος (+) αναγωγή : 3/2Ο2  +  6Η+  +  6e-  →  3H2O

Συνολική αντίδραση :  CΗ3ΟΗ  +  3/2Ο2  →  CO2  +  2H2O

Άμεσα στοιχεία καύσης της μεθανόλης

 

Το στοιχείο αυτό αναπτύχθηκε στις αρχές του 1990 αλλά δεν αγκαλιάστηκε λόγω της χαμηλής αποδοτικότητας και πυκνότητας ισχύος καθώς επίσης και λόγω άλλων προβλημάτων.
Οι βελτιώσεις στους καταλύτες και άλλες πρόσφατες εξελίξεις έχουν αυξήσει την πυκνότητα ισχύος 20 φορές και η αποδοτικότητα του στοιχείου φαίνεται ότι μπορεί να φτάσει το 40%.
Αυτά τα στοιχεία καύσης έχουν δοκιμαστεί σε ένα εύρος θερμοκρασίας μεταξύ 50°C- 130°C.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Αρχή Σελίδας