甲烷燃料电池是化学电池中的氧化还原电池。燃料电池是燃料和氧化剂(一般是氧气)在电极附近参与原电池反应的化学电源。

• 中文名 甲烷燃料电池
• 可使用燃料 纯氢气、甲醇、乙醇、天然气
• 主要原料 沼气CH4
• 原理 化学反应

转子间接

　　甲烷(CH4)燃料电池就是用沼气(主要成分为CH4)作为燃料的电池，与氧化剂O2反应生成CO2和H2O.反应中得失电子就可产生电流从而发电。美国科学家设计出以甲烷等碳氢化合物为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池。燃料电池使用气体燃料和氧气直接反应产生电能,其效率高、污染低,是一种很有前途的能源利用方式。但传统燃料电池使用氢为燃料,而氢既不易制取又难以储存,导致燃料电池成本居高不下。

　　科研人员曾尝试用便宜的碳氢化合物为燃料,但化学反应产生的残渣很容易积聚在镍制的电池正极上,导致断路。美国科学家使用铜和陶瓷的混合物制造电池正极,解决了残渣积聚问题。这种新电池能使用甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等5种物质作为燃料。

反应方程式

　　碱性介质下的甲烷燃料电池

　　负极:CH4+10OH - 8e===CO3 +7H2O

甲烷燃料电池

　　正极:2O2+8e+4H2O===8OH

　　总反应方程式为:CH4+2O2+2OH-===CO32-+3H2O

　　酸性介质下的甲烷燃料电池

　　负极:CH4-8e-+2H2O===CO2+8H+

　　正极:2O2+8e-+8H+===4H2O

　　总反应方程式为:2O2+CH4===2H2O+CO2

　　反应情况:

　　1.随着电池不断放电，电解质溶液的酸性减小;

　　2.通常情况下，甲烷燃料电池的能量率大于甲烷燃烧的能量利用率。

　　甲烷燃料电池化学方程式

　　CH4+2O2+2OH-==CO32-+3H20

　　①就是CH4在O2中燃烧，生成的CO2和OH-反应生成CO32-

　　正极在碱性条件下的反应一定是:O2+4e-+2H2O==4OH-

　　②将总反应式减去正极反应式得到负极反应式，并将O2消去

　　将总反应式减去正极反应式得到CH4-8e--4H2O+2OH-==CO32-+3H2O-8OH-

　　移项得到负极反应式:CH4+10OH--8e-==CO32-+7H20

应用历史

　　历史

　　燃料电池(Fuel cell)，是一种使用燃料进行化学反应产生电力的装置，最早于1839年由英国的Grove所发明。最常见是以氢氧为燃料的质子交换膜燃料电池，由于燃料价格便宜，加上对人体无化学危险、对环境无害，发电后产生纯水和热，1960年代应用在美国军方，后于1965年应用于美国双子星座计划双子星座5号飞船。现在也有一些笔记型电脑开始研究使用燃料电池。但由于产生的电量太小，且无法瞬间提供大量电能，只能用于平稳供电上。

　　发展前景

　　燃料电池是一个电池本体与燃料箱组合而成的动力机制。燃料的选择性非常多，包括纯氢气(H2)、甲醇(CH3OH)、乙醇(CH3CH2OH)、天然气，甚至于现在运用最广泛的汽油，都可以作为燃料电池的燃料。这是目前其他所有动力来源无法做到的。而以燃料电池做为汽车的动力，已被公认是二十一世纪必然的趋势。

　　燃料电池则是以具有可燃性的燃料与氧反应产生电力;通常可燃性燃料如瓦斯、汽油、甲烷(CH4)、乙醇(酒精)、氢等这些可燃性物质都要经过燃烧加热水使水沸腾，而使水蒸气推动涡轮发电，以这种转换方式大部分的能量通常都转为无用的热能，转换效率通常只有约30%，相当的低，而燃料电池是以特殊催化剂使燃料与氧发生反应产生二氧化碳(CO2)和水(H2O)，因不需推动涡轮等发电器具，也不需将水加热至水蒸气再经散热变回水，所以能量转换效率高达70%左右，足足比一般发电方法高出了约40%;优点还不只如此，二氧化碳排放量比一般方法低许多，水又是无害的产生物，是一种低污染性的能源。

　　甲烷做燃料电池电极方程式溶液

　　甲烷燃料电池的电解质溶液为KOH，生成的CO2还要与KOH反应生成K2CO3，所以总反应为:

　　CH4 + 2KOH+ 2O2 = K2CO3 + 3H2O。

　　负极:CH4 – 8e- + 10OH- == CO32- +7H2O，

　　正极:2O2 + 4H2O + 8e- = 8OH-