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被动式微型直接甲醇燃料电池燃料供应技术进展 被动式微型直接甲醇燃料电池(PDMFC)是一种新型的低功率高能量密度电源,因其能够快速响应和高效利用能量而备受研究者的关注。然而,燃料供应技术一直是该技术面临的瓶颈之一。本文将探讨被动式微型直接甲醇燃料电池燃料供应技术的现状和进展。 被动式微型直接甲醇燃料电池是一种直接将燃料(甲醇)转化为电能的电池,它的主要结构由阳极、阴极和质子交换膜组成。阴极用于氧气还原,形成水;阳极用于甲醇氧化,形成二氧化碳和水。当阳极和阴极之间放置质子交换膜后,电池就形成了一个完整的能够转换化学能为电能的系统。 燃料供应技术一直是被动式微型直接甲醇燃料电池的瓶颈之一,主要包括传统的主动式和被动式的燃料供应技术。主动式燃料供应技术是在电化学反应中,通过泵或喷射器以既定的流速向阳极输送甲醇,以保证燃料的稳定供应。然而,这种方法具有复杂性高、成本高等缺点。被动式燃料供应技术是通过将甲醇在氧化反应中自动流动,来实现燃料的稳定供给。被动技术优点是简单、可靠,但其受燃料浓度波动的影响最大,因此,如何提高被动式燃料供应技术的可靠性,是当前研究的重点之一。 目前,被动式燃料供应技术的常用方法包括毛细管式、重力式和双重重力式。毛细管式是通过毛细管传导的作用,将燃料输送到阳极。然而,具有需要较高的燃料浓度、毛细管须定制等缺点,因此存在使用上的困难。重力式是利用燃料的重力作用,将燃料自下向上输送到阳极。这种方法具有简单、易于制造等优点,但是对于微型电池来说,其缺点在于不适合多层结构的电池,且燃料流动过程中存在波动。双重重力式是将重力式与毛细管式相结合的方法,其不仅可以利用毛细管的作用稳定燃料的输送,也可利用重力使燃料自下向上流动,以提高供给的可靠性。 为了提高被动式微型直接甲醇燃料电池的性能和可靠性,研究者采用了各种新型技术。其中,最常见的方法是采用有机硅材料氨基硅油(APDMS)制备胶体液滴作为燃料输送介质。通过微影技术制备的轮廓结构可以使液滴在微结构表面上形成较小的滴径和较高的润湿性,提高了液滴在微结构板上的移动性和重复性。在这种情况下,液滴自上而下均匀下落,达到了稳定输送的目的,使电池的功率输出稳定可靠。 总之,被动式微型直接甲醇燃料电池作为一种新型的低功率高能量密度电源,具有广阔的应用前景。而燃料供应技术一直是其发展的重中之重,不同的燃料供应技术各有优劣。目前采用APDMS制备液滴的方法,已被证明是一种很有潜力的燃料输送技术,为未来该领域的发展提供了新的方向和思路。