新能源發(fā)電課程設(shè)計燃料電池

1、丈f網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院新能源發(fā)電課程設(shè)計題目:燃料電池的利用學(xué)習(xí)中心：奧鵬學(xué)習(xí)中心層次:專升本專業(yè)：電氣工程及其自動化化年級:2014 年3月春學(xué)號:學(xué)生:輔導(dǎo)教師：康永紅完成日期：201年月 日燃料電池的利用燃料電池是一種直接將儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能轉(zhuǎn) 化為電能的發(fā)電裝置，被稱為繼水電、火電、核電之后的第四代 發(fā)電裝置。國際能源界預(yù)測，燃料電池將是21 世紀(jì)最有吸引力的發(fā)電方式之一。燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀及原理1. 燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀現(xiàn)今燃料電池在國內(nèi)外已經(jīng)被認可為今后動力技術(shù)發(fā)展的大 方向，美國、歐洲和日本的各大汽車公司紛紛投入巨資進行燃料 電池汽車的研發(fā)和實驗， 各國政府也在政策法規(guī)上給予了極大

2、的 支持。近期聯(lián)合國開發(fā)計劃署（UNPD出資在全球5個國家6個 城市進行燃料電池公共汽車的示范運行。 斯圖加特大學(xué)汽車系已 經(jīng)開設(shè)了燃料電池的專門課程， 可見燃料電池技術(shù)在國外已經(jīng)日 趨成熟。戴姆勒 -奔馳汽車公司從 1993 年到 2000年先后推出了 NecarI 到 NecarV 和 Nebas 等系列燃料電池概念車。在上文提到 的在歐洲已經(jīng)開始實施的“歐洲清潔城市運輸項目（CUTE ”中戴姆勒 -奔馳汽車公司功不可沒。寶馬車公司與德爾福公司合作 開發(fā)車用固體氧化物燃料電池（IFC），并將其運用在7系轎車。通用公司繼AUTOnom燃料電池概念車在2002年底特律車展 上亮相之后，又推出了

3、 Hy-Wire 全新概念車， 該車的安全極速 可達到 160公里/小時。 另外， 美國聯(lián)邦快遞公司從 2003年 6月 開始在東京都市區(qū)使用“氫動三號”作為郵件的運送車輛。 福特 汽車公司采用最新的混合動力電動汽車技術(shù)與先進的新式燃料 電池也已經(jīng)打造出一款全新的高效率、零排放名為“焦點”（Focus）的轎車。日本自2003年起對燃料電池汽車實施免稅制 度以鼓勵其發(fā)展。豐田公司在 2002年底宣布在日、美銷售燃料 電池車，和日產(chǎn)合作開發(fā)混合動力電動車。在國內(nèi)對燃料電池的研究已經(jīng)被列入國家 863計劃，目前有 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所燃料電池工程中心、 清華大學(xué)和 同濟大學(xué)等三家學(xué)術(shù)科研機構(gòu)

4、積極開展對燃料電池的研究工作， 有報道說今年將有若干輛燃料電池試驗車輛在上海和北京試運 行。并且報道上說我國在燃料電池及電動車領(lǐng)域的研究水平與發(fā) 達國家相差無幾，而且有關(guān)專家指出，我國完全有能力在這一領(lǐng) 域趕超世界先進水平，我們盼望著這一天的早日到來。2.燃料電池的基本原理燃料電池是藉由電池內(nèi)發(fā)生燃料燃燒反應(yīng)而將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為 電能的裝置，負極除作為燃料與電解質(zhì)的共同接口，并對燃料的氧化反應(yīng)作催化；而正極則為氧氣與電解質(zhì)的共同接口，亦對氧的還原作催化。燃料電池因電解質(zhì)不同而有不同的名稱，有磷酸型(PAFC，phosphate fuel cell )、熔融碳酸鹽型 (MCFC，melt carbo

5、nate fuel cell )與固態(tài)氧化物型 (SOFC，solidoxide fuel cell )與質(zhì)子交換膜型(PEMFC proton exchange membra ne fuel cell )等。對于以氫氧作燃料的燃料電池反應(yīng)示意圖如圖一所示，而其于堿性溶液中的電極反應(yīng)為：正極 1/202 + H20 + e> 20H-負極 H2 + 2OH> 2H2O + e-全反應(yīng) 1/2O2 + H2> H2O上述反應(yīng)僅為氫氧燃料電池的反應(yīng)式，對所采取的不同燃料 反應(yīng)亦將有所改變。而為加速電極反應(yīng)，電極中通常會加入催化 劑如鉑，但鉑在150C時會被CO所毒化而失去催化的效

6、果， 因此多加入銠或銥于鉑之中。 一般而言，對氧氣最佳的催化劑為 少量含金或銀的鉑鈀混合物。 此外，燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電 能的效率相當(dāng)高，約為 60%90之間。另外，只有燃料電池本體還不能工作，必須有一套相應(yīng)的輔 助系統(tǒng)，包括反應(yīng)劑供給系統(tǒng)、排熱系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、電性能控 制系統(tǒng)及安全裝置等。燃料電池通常由形成離子導(dǎo)電體的電解質(zhì)板和其兩側(cè)配置的 燃料極(陽極)和空氣極(陰極)、及兩側(cè)氣體流路構(gòu)成，氣體 流路的作用是使燃料氣體和空氣 (氧化劑氣體)能在流路中通過。在實用的燃料電池中因工作的電解質(zhì)不同，經(jīng)過電解質(zhì)與反應(yīng)相關(guān)的離子種類也不同。PAFC和PEMF反應(yīng)中與氫離子（H ）相關(guān)，發(fā)生的反應(yīng)

7、為：燃料極：H2=2H 2e- （1）空氣極：2H 1/2O2 2e-=H20（2）全體：H2 1/2O2=H2O（ 3）氫氧燃料電池組成和反應(yīng)循環(huán)圖在燃料極中，供給的燃料氣體中的H2分解成H和e-，H移動到電解質(zhì)中與空氣極側(cè)供給的 02發(fā)生反應(yīng)。e-經(jīng)由外部的負 荷回路，再反回到空氣極側(cè)，參與空氣極側(cè)的反應(yīng)。一系例的反 應(yīng)促成了 e-不間斷地經(jīng)由外部回路，因而就構(gòu)成了發(fā)電。并且 從上式中的反應(yīng)式（3）可以看出，由H2和02生成的H2Q除 此以外沒有其他的反應(yīng)，H2所具有的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成了電能。但 實際上，伴隨著電極的反應(yīng)存在一定的電阻，會引起了部分熱能產(chǎn)生，由此減少了轉(zhuǎn)換成電能的比例。引起這些

8、反應(yīng)的一組電池稱為組件，產(chǎn)生的電壓通常低于一伏。因此，為了獲得大的出 力需采用組件多層迭加的辦法獲得高電壓堆。組件間的電氣連接以及燃料氣體和空氣之間的分離，采用了稱之為隔板的、上下兩面中備有氣體流路的部件，PAFC和PEMFC勺隔板均由碳材料組成。堆的出力由總的電壓和電流的乘積決定，電流與電池中的反應(yīng)面積成比。PAFC勺電解質(zhì)為濃磷酸水溶液， 而PEMFCfe解質(zhì)為質(zhì)子導(dǎo)電 性聚合物系的膜。電極均采用碳的多孔體，為了促進反應(yīng)，以 Pt作為觸媒，燃料氣體中的 CO將造成中毒，降低電極性能。為 此，在PAFC和 PEMF（應(yīng)用中必須限制燃料氣體中含有的CO量，特別是對于低溫工作的 PEMF（更應(yīng)嚴(yán)

9、格地加以限制。磷酸燃料電池的基本組成和反應(yīng)原理是：燃料氣體或城市煤 氣添加水蒸氣后送到改質(zhì)器，把燃料轉(zhuǎn)化成H2、CO和水蒸氣的混合物，CO和水進一步在移位反應(yīng)器中經(jīng)觸媒劑轉(zhuǎn)化成H2和CO2經(jīng)過如此處理后的燃料氣體進入燃料堆的負極（燃料極），同時將氧輸送到燃料堆的正極（空氣極）進行化學(xué)反應(yīng)，借助觸媒 劑的作用迅速產(chǎn)生電能和熱能相對PAFC和PEMFC高溫型燃料電池 MCF（和SOFC則不要觸 媒，以CO為主要成份的煤氣化氣體可以直接作為燃料應(yīng)用，而 且還具有易于利用其咼質(zhì)量排氣構(gòu)成聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等特點。MCF（主構(gòu)成部件。含有電極反應(yīng)相關(guān)的電解質(zhì) （通常是為Li 與K混合的碳酸鹽）和上下與其相接的

10、2塊電極板（燃料極與空 氣極），以及兩電極各自外側(cè)流通燃料氣體和氧化劑氣體的氣室、 電極夾等，電解質(zhì)在MCFC勺600700C的工作溫度下呈現(xiàn)熔融 狀態(tài)的液體，形成了離子導(dǎo)電體。電極為鎳系的多孔質(zhì)體，氣室 的形成采用抗蝕金屬。MCFCX作原理?？諝鈽O的 02（空氣）和CO2與電相結(jié)合，生 成CO23-（碳酸離子），電解質(zhì)將 CO23移到燃料極側(cè)，與作為 燃料供給的H相結(jié)合，放出e-,同時生成H2O和CO2化學(xué)反 應(yīng)式如下：燃料極：H2 CO23-=H2O 2e- CO2 （4）空氣極：CO2 1/2O2 2e-=CO23- （5）全體：H2 1/2O2=H2O（ 6）在這一反應(yīng)中，e-同在PA

11、FC中的情況一樣，它從燃料極被放 出，通過外部的回路反回到空氣極，由e-在外部回路中不間斷的流動實現(xiàn)了燃料電池發(fā)電。另外，MCFC勺最大特點是，必須要有有助于反應(yīng)的CO23離子，因此，供給的氧化劑氣體中必須 含有碳酸氣體。并且，在電池內(nèi)部充填觸媒，從而將作為天然氣 主成份的CH4在電池內(nèi)部改質(zhì)，在電池內(nèi)部直接生成H2的方法也已開發(fā)出來了。而在燃料是煤氣的情況下，其主成份CO和H2O 反應(yīng)生成H2,因此，可以等價地將 CO作為燃料來利用。為了獲 得更大的出力，隔板通常采用 Ni和不銹鋼來制作。SOFC是以陶瓷材料為主構(gòu)成的，電解質(zhì)通常采用ZrO2（氧化鋯），它構(gòu)成了 O2-的導(dǎo)電體Y203（氧化

12、釔）作為穩(wěn)定化的 YSZ （穩(wěn)定化氧化鋯）而采用。電極中燃料極采用Ni與YSZ復(fù)合多孔體構(gòu)成金屬陶瓷，空氣極采用LaMnO3氧化鑭錳）。隔板采用LaCrO3（氧化鑭鉻）。為了避免因電池的形狀不同， 電解質(zhì)之間熱 膨脹差造成裂紋產(chǎn)生等，開發(fā)了在較低溫度下工作的SOFC電池形狀除了有同其他燃料電池一樣的平板型外，還有開發(fā)出了為避免應(yīng)力集中的圓筒型。SOFC勺反應(yīng)式如下：燃料極：H2 O2-=H2O 2e- (7)空氣極：1/2O2 2e-=O2- (8)全體：H2 1/2O2=H2O( 9)燃料極，H2經(jīng)電解質(zhì)而移動，與 O2-反應(yīng)生成H2O和e-?？?氣極由O2和e-生成O2-。全體同其他燃料電

13、池一樣由 H2和O2 生成H2O在SOFC中，因其屬于高溫工作型，因此，在無其他 觸媒作用的情況下即可直接在內(nèi)部將天然氣主成份CH4改質(zhì)成H2加以利用，并且煤氣的主要成份 CO可以直接作為燃料利用。二.燃料電池的構(gòu)成及特點1. 燃料電池的構(gòu)成在燃料的部分，氫的儲存上通常是以壓縮氣體存于氫氣桶 中，而氧則可取自大氣或一樣由鋼桶中的壓縮氧氣提供；但若所采取的是液態(tài)燃料，則另需以適當(dāng)容器盛裝。在電極與電池的組成部分，在此以熔融碳酸鹽燃料電池的結(jié) 構(gòu)來說明。熔融碳酸鹽燃料電池主要是由陽極、陰極、電解質(zhì)基 底和集流板或雙極板構(gòu)成。1.1陽極MCFC的陽極催化劑最早采用銀和鉑，為降低成本，后來改用了導(dǎo)電性

14、與電催化性能良好的鎳。但鎳被發(fā)現(xiàn)在MCFC勺工作溫度與電池組裝力的作用下會發(fā)生燒結(jié)和蠕變現(xiàn)象，進而 MCFC采用了 Ni-Cr或Ni-AI合金等作陽極的電催化劑。加入 2%10%C的目的是防止燒結(jié)，但 Ni-Cr陽極易發(fā)生蠕變。另外， Cr還能被電解質(zhì)鋰化，并消耗碳酸鹽，Cr的含量減少會減少電解質(zhì)的損失，但蠕變將增大。1.2陰極 熔融碳酸鹽燃料電池的陰極催化劑普遍采用氧化鎳。 其典型的制備方法是將多孔鎳電極在電池升溫過程中就地氧化， 而且部分被鋰化，形成非化學(xué)計量化合物，電極導(dǎo)電性極大提高。但是，這樣制備的NiO電極會產(chǎn)生膨脹，向外擠壓電池殼體，破壞殼體與電解質(zhì)基體之間的濕密封。 改進這一缺陷

15、的方法有以 下幾種 : (l)Ni電極先在電池外氧化， 再到電池中摻 Li; 或氧化和摻 Li 都在電池外進行 ; (2) 直接用 NiO 粉進行燒結(jié)，在燒結(jié)前 摻 Li ，或在電池中摻 Li: (3) 在空氣中燒結(jié)金屬鎳粉，使燒結(jié)和 氧化同時完成 ; (4) 在 Ni 電極中放置金屬絲網(wǎng) (或拉網(wǎng) )以增強 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。1.3電解質(zhì)基底 電解質(zhì)基底是 MCFC勺重要組成部件，它的使 用也是MCFC的特征之一。電解質(zhì)基底由載體和碳酸鹽構(gòu)成，其 中電解質(zhì)被固定在載體內(nèi)?；准仁请x子導(dǎo)體，又是陰、陽極隔 板。它必須具備強度高，耐高溫熔鹽腐蝕，浸入熔鹽電解質(zhì)后能 夠阻擋氣體通過， 而又具有良好的離

16、子導(dǎo)電性能。 其塑性可用于 電池的氣體密封，防止氣體外泄，即所謂“濕封”。當(dāng)電池的外殼為金屬時，濕封是唯一的氣體密封方法。1.4 集流板 ( 雙極板 ) 雙極板能夠分隔氧化劑和還原劑， 并提供氣體的流動通道， 同時還起著集流導(dǎo)電的作用， 因此也稱作集流 板或隔離板。它一般采用不銹鋼 (如SS316, SS310)制成。在電 池工作環(huán)境中， 陰極側(cè)的不銹鋼表面生成 ，其內(nèi)層又有氧化鉻， 二者均起到鈍化膜的作用，減緩不銹鋼的腐蝕速度。SS310不銹鋼由于鉻鎳含量高于 SS316,因而耐蝕性能更好。一般而言，陽 極側(cè)的腐蝕速度大于陰極側(cè)。 雙極板腐蝕后的產(chǎn)物會導(dǎo)致接觸電 阻增大， 進而引起電池的歐姆

17、極化加劇。 為減緩雙極板陽極側(cè)的 腐蝕速度，采取了在該側(cè)鍍鎳的措施。MCFC是靠浸入熔鹽的偏鋁酸埋隔膜密封， 稱濕密封。為防止在濕密封處造成原電池腐蝕， 雙極板的濕密封處通常采用鋁涂層進行保護。1.5 電池整體結(jié)構(gòu) 熔融碳酸鹽燃料電池組均按壓濾機方式進 行組裝，在隔膜兩側(cè)分置陰極和陽極，再置雙極板，周而復(fù)始進 行，最終由單電池堆積成電池堆。 氧化氣體和燃料氣分別進入各 節(jié)電池孔道(稱氣體分布管)，MCFC電池組的氣體分布管有兩種 方式 :內(nèi)氣體分布管和外氣體分布管。近年國外逐漸傾向采用內(nèi) 分布管方式， 并對其進行了改進。 氧化與還原氣體在電池內(nèi)的相 互流動有并流、 對流和錯流三種方式， 少部分

18、熔融碳酸鹽燃料電 池采用錯流方式。2. 燃料電池的特點(1) 能量轉(zhuǎn)化效率高。效率高達 50%一 60%，通過對余熱的二次 利用，總效率可高達 80%一 85%。(2) 無污染，可實現(xiàn)零排放。工作過程的唯一產(chǎn)物是水。(3) 效率隨輸出變化的特性好。部分功率下運行效率可達60%，短時過載能力可達到 200%的額定功率。(4) 運行噪聲低，可靠性高。無機械運動部件，工作時僅有氣 體和水的流動。(5) 構(gòu)造簡單，便于維護保養(yǎng)。模塊化結(jié)構(gòu)，組裝和維護方便 ; 沒有運動部件，磨損之類故障少。(6) 燃料( 氫氣)來源廣泛。制備方法多樣，可通過石油、甲醇 等重整制氫，也可通過電解水、生物制氫等方法獲取氫氣

19、。(7) 燃料補充方便?？梢圆捎眉状嫉纫后w為燃料，利用現(xiàn)有的 加油站系統(tǒng)， 采用與汽車加油大體相同的燃料補充方式短時間內(nèi) 完成燃料的補充。(8) 環(huán)境適應(yīng)性強。它的功率密度高、過載能力大、可不依賴 空氣，因此可兩棲使用，適應(yīng)多種環(huán)境及氣候條件。三燃料電池的類型 燃料電池是電動汽車重要動力源之一， 迄今為止， 人們研 究過的燃料電池品種很多， 其分類方法也很多。 有按工作溫度高 低分類，如低(常)溫燃料電池、中溫燃料電池、高溫燃料電池(400C以上)；有按電池工作狀態(tài)分類，如固體燃料電池、液體燃料電池、氣體燃料電池；也有按燃料種類來分，如氫氧燃料 電池、鈉氧燃料電池、甲醇燃料電池等。目前較為普遍

20、接受的是 按電解質(zhì)的不同進行分類。1. 堿性燃料電池 ( Alkaline Fuel Cell ， AFC) 堿性燃料電池的燃料是氫， 氧化劑是氧或空氣。 采用 35%50% 的KOH水溶液作為電解液，它浸在多孔性石棉膜中或裝在雙極板 電極的堿腔中， 石棉膜兩側(cè)分別壓上多孔性陰極和陽極。 電池工作溫度一般在 60220C，可在常壓和加壓下工作。該電池的電 極反應(yīng)原理是：2. 磷酸燃料電池 (Phosphoric Acid Fuel Cell,PAFC)磷酸燃料電池以純磷酸為電解質(zhì)，它包含在用PTFE粘結(jié)成的SiC粉末基質(zhì)中作為電解質(zhì)，其厚度一般只有100200卩m電解質(zhì)基質(zhì)兩邊分別附有鉑催化劑

21、的多孔性石墨陰極和陽極。 在 陽極(電池負極)，燃料氣中的氫氣在電極表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng) 生成H+，并放出電子：在陰極(電池正極)，H+和空氣中的氧進行電化學(xué)反應(yīng)生成 水：電池總反應(yīng)電池工作溫度一般在 180210C。選擇這一溫度范圍依據(jù)是 磷酸的蒸汽壓、材料的耐腐蝕性能、催化劑耐CO能力及電池性能的要求。提高工作溫度會使電池發(fā)電效率更高。電池的工作壓力：小功率電池堆采用常壓操作；在較高壓力 下運行時，會使電化學(xué)反應(yīng)速度加快，發(fā)電效率提高，因而大功 率電池堆則采取加壓操作，一般工作壓力設(shè)定在 0.70.8MPa。單電池工作電壓在 0.8V 以下，發(fā)電效率達 40%50%。 磷酸燃料電池不受 CO

22、2限制，可使用空氣作氧化劑；燃料可 以用重整氣，但由于電池使用鉑作催化劑，CO對電池性能影響很大。此外硫化物氣體也會降低電極的催化活性。該電池適合用作固定電站。雖然電池制作成本低，但它的運 行發(fā)電成本比網(wǎng)電價格高很多。目前為15002000美元/ kW3. 熔融碳酸鹽燃料電池 (Molten Carbonate Fuel Cell ， MCFC)熔 融 碳 酸 鹽 燃 料 電 池 的 電 解 質(zhì) 是 Li2CO3-Na2CO3 或 Li2CO3-K2CO3的混合物熔鹽，浸在用LiALO2制成的多孔隔膜中，載流子是碳酸根離子。 陽極催化劑通常采用 Ni-Cr 或 Ni-Al 合金； 陰極催化劑采

23、用NiO,電池工作溫度為600650C。電池的雙極 板通常采用不銹鋼或鎳基合金鋼制成。電池的成流反應(yīng)過程：氧氣在陰極（電池的正極）和 CO2-起在催化劑作用下被氧 化成CO32離子，后者在電解液中遷移到陽極（電池的負極）， 與氫氣作用生成CO2和水。該種高溫燃料電池比低溫燃料電池具有許多優(yōu)勢：可以使 用石化燃料。 電池產(chǎn)生的廢熱具有更高的利用價值。 在較高 溫度下，CO是一種燃料。在較高溫度下，不需要使用貴金屬 作為催化劑。 電池反應(yīng)中的載流子不需要使用水介質(zhì)， 避免了 復(fù)雜的水管理系統(tǒng)。 熔融鹽燃料電池的燃料可以使用重整氣 體，也可以利用天然氣進行內(nèi)部重整發(fā)電。 目前美國和日本均在 MW級實

24、驗電廠中作運行示范，對電堆的壽命、性能、成本和系 統(tǒng)可靠性進行考核。這種電池不適合做電動車動力源。4. 固體氧化物燃料電池 （ Solid Oxide Fuel Cell ， SOFC）固體氧化物燃料電池電解質(zhì)是氧化釔摻雜的氧化鋯，它在 8001000C高溫下具有氧離子導(dǎo)電性。電池的成流反應(yīng)過程是： 空氣中的氧氣在陰極（電池的正極）得到電子生成氧離子O2-，后者經(jīng)過電解質(zhì)由陰極流向陽極，同燃料分子（H2、CO或 CH4發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)生成水并放出電子， 后者由陽極經(jīng)外電路流向陰 極：SOFC的結(jié)構(gòu)主要有管式、平板式和瓦楞式三種，其中以管 式比較成熟。 該電池成本過高，限制了它的應(yīng)用。今后 除設(shè)法

25、降低成本外，還要研制新 材料，使工作溫度降低到 400600C。5. 質(zhì)子交換膜燃料電池 （Proton Exchange Membrane Fuel Cell PEMFC）質(zhì)子交換膜燃料電池系采用全氟磺酸質(zhì)子交換膜作電解質(zhì)， 可在常溫80C工作。燃料直接使用氫或直接使用甲醇。PEMF（具有高功率密度、高能量轉(zhuǎn)換效率、低溫啟動、環(huán)境友好等優(yōu)點。 近期發(fā)展很快，適合于作電動汽車電源。6. 直接甲醇燃料電池 （ Direct Methanol Fuel Cell，DMFC）直接甲醇燃料電池是質(zhì)子交換膜燃料電池的一種，其膜電極 組件MEA基本上跟PEMFC目同，只是使用的燃料有所不同：DMFC 使用

26、的是液態(tài)甲醇，PEMF使用的是氣態(tài)氫。該電池的成流反應(yīng) 是：電池工作時，甲醇被輸送到陽極室，在陽極上被氧化為CO2，同時生成 6個質(zhì)子和 6 個電子；電子經(jīng)外電路由陽極到達陰極， 質(zhì)子經(jīng)質(zhì)子交換膜由陽極到達陰極。 氧氣在陰極上與到達陰極的 質(zhì)子和電子結(jié)合生成水。 電子通過外電路做功。根據(jù)參與電池反應(yīng)的物質(zhì)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)可以計算出，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，DMFC的電動勢達到1.21V，能量轉(zhuǎn)換效率高到 97%但由于在實際使 用時電極極化和歐姆壓降較大， 電池的輸出電壓和能量轉(zhuǎn)換效率 都較理論小很多。雖然由甲醇重整制氫作為 PEMF（氫源的電動汽車已經(jīng)開發(fā)了不少， 但作為車用動力源的直接甲醇燃料電池 還研制得較少。雖然克萊斯勒公司曾開發(fā)出 DMFC電動汽車樣車， 但它的最高時速只有 35km/h ，續(xù)行里程也只有 15km。 2003年 雅馬哈發(fā)動機公司試制出 DMF（摩托車，功率為500W重20kg, 間歇運轉(zhuǎn)時間1000h。雖然如此，但 DMFC乍為小型儀器用電源 卻得到了很快發(fā)展。例如，杜邦和英國的CMR燃料電池公司已生 產(chǎn)出直接甲醇燃料電池的樣機， 其大小為目前用于便攜式電子設(shè) 備的標(biāo)準(zhǔn)電池的 1/10，成本為 1/5 。這種燃料電池的工作時間，