甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变种，下面我们一起来看看甲醇燃料电池原理及介绍。
甲醇燃料电池原理及介绍
一、DMFC
就技术原理而言，DMFC是成熟的。它可以立即产生稳定的能源，在反应过程中不需要对电池主体进行冷却；所使用的甲醇燃料由于是液态形式而容易存储，并且在寒冷环境中不会凝结；在减小体积和重量、安全方面DMFC也容易做得到。所有的这些优点，使得DMFC在某些运用领域比其他类型的燃料电池更有优势，例如我们会在剪草机、电锯等的家用电器装置中能看到DMFC的身影，也可以看到客轮、店铺采用DMFC作为后备能源，而微型DMFC更加成为携带型设备的替代能源。图1显示了Toshiba推出的基于DMFC的音乐播放器。
DMFC通常包括一个具有渗透性的电解质薄膜，甲醇通过DMFC的阳极，空气经过DMFC的阴极。使用甲醇和空气进行化学反应产生电力，这个过程不用燃烧，并且只生成CO2和水。甲醇被分解为氢原子和CO2，质子则和空气中的O2形成H2O，同时电子经过外部的电路达到薄膜的负极。化学反应的方程式如下：
全反应方程式：
CH3OH+3/2O2＝CO2+2H2O
阳极：
CH3OH+H2O＝CO2+6H++6e-
阴极：
3/2O2+6H++6e-＝3H2O
2、DMFC的缺陷
甲醇水溶液燃料电池（DMFC）的电解质膜，大多使用Perfluorosulfone酸系材料，由于这种材料会在内部形成cluster，被水分子包围的质子（Proton）可以形成质子水合物的通道，因此质子的导电性非常高，然而与质子水合物相同组合的甲醇会穿越薄膜而降低甲醇的利用率，这就是通常所说的甲醇穿透（crossover）现象，甲醇一旦穿透会在阴极触媒与氧发生反应，进而造成电压降低等问题。增加电池容量使用高浓度甲醇水溶液非常有效，不过高浓度甲醇水溶液同样容易引发甲醇穿透现象，因此电解质膜要求具有高质子导电性，同时还需要控制甲醇的穿透问题。这实际上也是DMFC的致命的缺陷，氢离子需要由水携带穿过高分子薄膜，为了避免这种情况，目前研究人员采取另外的各种方法阻止甲醇的穿透问题，比如增加隔离甲醇与高分子薄膜的隔离层、利用斥水梯度等等措施。
DMFC所面临的另外一个问题是CO2的排出。虽然甲醇可以采用被动式供给（即不使用泵），但是CO2在触媒的堆积会导致触媒的利用率的降低。而采用泵的系统会增加系统的复杂程度和体积的增加。最后，在碳原子与氧原子产生CO2的同时，会附带产生CO。在(原创版权www.isoyu.com)使用白金触媒的系统时，CO会暂时毒化白金触媒，虽然电极可以加如钌原子以使被毒化的触媒上的CO反应并脱离触媒，然而当CO浓度过高，导致燃料电池不得不增加电极的钌含量，这也是DMFC的电极活性面积是PEMFC的10倍的缘故。
开发出的一个用于电单车的DMFC系统。图4显示了这个系统的结构和它每一部分器件的名称，在图5中还可以看出电力产生的原理以及电池主题的结构。这个系统声称具额定输出功率达到500W，额定的电压为24V，重量为20kg。在这个系统包括了燃料油箱和一个水箱，在燃料油箱里存放浓度为50％的甲醇溶液，水箱的作用是保证供应到电池主体的甲醇-水溶液的浓度维持在一个常量1M/L（3.2％mass）。在电池主体里，水溶液包含了由化学反应产生的CO2气泡，这些水溶液通过管道回路输送回水箱里，并且气泡被隔离出来。yamaha开发了专门的浓度感测器和控制电路用于监测甲醇的浓度，这个系统的工作原理是这样的，当传到电池主体的溶液里的甲醇浓度低到某个程度，系统就会产生一个控制信号，从一个甲醇油箱里传送高浓度的甲醇溶液到要反应的溶液里以提高它们的浓度。另外，yamaha还自己开发了一个高效率的空气泵将空气泵到电池主体的阴极上，在这个空气泵里包含了一个筛检程式。最后这些空气经过蒸气器件通过热交换器件，在这里利用这些热量加速提高溶液的浓度，最后它们被传送出系统。在浓度低的溶液箱里，使用过的溶液的水分含量是受控制的，而且多余的水分会被排放到系统外。为了将这个系统集成到电单车里，电池的结构应该根据电单车的形状做相应的调整以达到重量的平衡。
开发的用于军事用途的DMFC。显示了在2006年11月燃料电池展会上展示的燃料电池，显示的是MTI开发的用于军事用途的“MOBION1M”携带型燃料电池，它使用100％浓度的甲醇作为燃料，额定功率为0.7W，外形尺寸为34mm×95mm×153mm。燃料盒为内置方式，每填充一次的能量密度为150Wh。通过MIT的mobion技术可以将浓度为100％的甲醇直接注入到DMFC的阳极，从而避免了其他类型DMFC的需要用水将甲醇注入电池主体所存在的问题，也省去了在系统加入微型泵和微型导管的子系统。它的原理可以参考，在MTI的技术通过控制保持恒定的供应100％浓度的甲醇，并且在不使用泵的情况下使它们均匀分布的经过电池主体。
二、RMFC
RMFC实际上就是重组甲醇的PEMFC，同样只使用甲醇作为主要的原料。不同的是，要使用外部的重组器，通常是微型的甲醇重组器。在RMFC里，甲醇不直接进入电池主体进行化学反应，这样就避免了前面所描述的DMFC的缺陷，同时它也可以弥补DMFC输出功率不足。就去年casio和hitachi的研究成果来看，可以将甲醇燃料电池的输出能量密度提高到200mW/cm2，或者更高，这将意味着它的输出功率能突破10W从而驱动携带型设备。