甲烷燃料電池
簡介
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，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。
評價
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，發電後產生純水和熱，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。
發展前景
燃料電池是一個電池本體與燃料箱組合而成的動力機制。燃料的選擇性非常多，包括純氫氣(H2)、甲醇(CH3OH)、乙醇(CH3CH2OH)、天然氣，甚至於現在運用最廣泛的汽油，都可以作為燃料電池的燃料。這是目前其他所有動力來源無法做到的。而以燃料電池做為汽車的動力，已被公認是二十一世紀必然的趨勢。
燃料電池則是以具有可燃性的燃料與氧反應產生電力;通常可燃性燃料如瓦斯、汽油、甲烷(CH4)、乙醇(酒精)、氫等這些可燃性物質都要經過燃燒加熱水使水沸騰，而使水蒸氣推動渦輪發電，以這種轉換方式大部分的能量通常都轉為無用的熱能，轉換效率通常只有約30%，相當的低，而燃料電池是以特殊催化劑使燃料與氧發生反應產生二氧化碳(CO2)和水(H2O)，因不需推動渦輪等發電器具，也不需將水加熱至水蒸氣再經散熱變回水，所以能量轉換效率高達70%左右，足足比一般發電方法高出了約40%;優點還不只如此，二氧化碳排放量比一般方法低許多，水又是無害的產生物，是一種低污染性的能源。
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-[1]