甲醇燃料動(dòng)力電池作為一種新型能源電池，自問世以來，便受到了技術(shù)研發(fā)人員的高度關(guān)注，如何更充分的進(jìn)行甲醇燃料轉(zhuǎn)化、如何使電池更好的適應(yīng)工作環(huán)境就成為了擺在研發(fā)人員面前的兩大難題。本文將會(huì)針對(duì)直接甲醇燃料動(dòng)力電池的溫差變化情況做簡(jiǎn)要分析，幫助工程師充分了解這種新型能源電池的運(yùn)行特性。

本次的實(shí)驗(yàn)條件為4mol/L的甲醇溶液，與國(guó)內(nèi)市面上的直接甲醇燃料動(dòng)力電池溶液相同，并將電流密度設(shè)定為60mA/cm2時(shí)。在該實(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)量恒電流放電及放電前后的電池電壓及溫差隨時(shí)間變化的曲線，測(cè)得的曲線變化數(shù)值如圖1所示。為了更加清楚的展現(xiàn)注入燃料后電池電壓在前20min內(nèi)的變化情況，我們將圖1放大如圖2所示。從圖1和圖2可以看出，在放電前，加入甲醇溶液后電池電壓在1min內(nèi)急劇上升至0.8V，而后急劇下降至0.65V，然后開始緩慢下降，約15min后達(dá)到0.445V，最后電池電壓又略有回升，在2h后升至0.466V，而電池溫度在加入燃料后迅速上升，15min后電池溫度已高于室溫1℃，而后上升速度減慢，在2h后溫差升至2℃。電壓出現(xiàn)峰值。

出現(xiàn)這種峰值變化的重要原因在于，直接甲醇燃料動(dòng)力電池陽(yáng)極氫氣的生成和較低的陰極混合電位，其溫度變化的原因重要與甲醇滲透現(xiàn)象有關(guān)，甲醇滲透在陰極的放熱反應(yīng)引起電池溫度的升高，而后甲醇滲透量越來越少，電池溫度逐漸穩(wěn)定。

圖1電池電壓及溫差隨時(shí)間變化曲線

圖2電池電壓在前20分鐘內(nèi)的變化

由圖1我們可以很明顯的看到，當(dāng)甲醇溶液開始恒電流放電時(shí)，燃料動(dòng)力電池的電池電壓突降至0.14V。然而，隨著放電的進(jìn)行，電壓開始緩慢下降，同時(shí)放電初期電池溫度急劇升高，與室溫溫差達(dá)到3.5℃，平穩(wěn)約35分鐘，而后溫差開始下降，這是由于隨著反應(yīng)的進(jìn)行，燃料罐內(nèi)甲醇濃度降低，放電電壓下降，溫差的升高一方面是由于電池歐姆內(nèi)阻引起的焦耳熱，另一方面燃料動(dòng)力電池中總反應(yīng)也是放熱反應(yīng)，此外，還可能由于電滲引起甲醇滲透，這也會(huì)造成電池溫度升高。

當(dāng)持續(xù)放電開始35分鐘之后，我們可以從圖1中看到發(fā)生了溫差下降的現(xiàn)象，這很可能由以下幾方面原因造成：其一，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，陰極側(cè)生成的水越來越多，水的蒸發(fā)會(huì)吸收一定的熱量，這就增強(qiáng)了陰極側(cè)與環(huán)境之間的換熱；其二，陽(yáng)極側(cè)甲醇濃度不斷降低，由擴(kuò)散引起的甲醇滲透量逐漸減少；其三，即使甲醇滲透到陰極，而由于陰極側(cè)水的生成覆蓋了擴(kuò)散層表面，阻礙了陰極氧氣的傳輸，使該處發(fā)生氧化的甲醇量降低，導(dǎo)致了出現(xiàn)的熱量減少。因此，在恒電流放電過程中，溫差先增大后減小。

在甲醇電池的整個(gè)放電過程結(jié)束后，我們可以在圖1中看到溫度的走勢(shì)漸趨平緩。伴隨著電池電壓回升，同樣也出現(xiàn)了一個(gè)峰值，并在這之后最終達(dá)到穩(wěn)定，這與燃料注入時(shí)情況類似，只是這時(shí)甲醇濃度已經(jīng)很低，而電化學(xué)反應(yīng)的停止使得電池與室溫的溫差發(fā)生驟降。

以上就是本文對(duì)甲醇燃料動(dòng)力電池運(yùn)行中溫差變化的情況所進(jìn)行的簡(jiǎn)要分析，希望能夠幫助工程師更加充分全面的進(jìn)行甲醇電池的研發(fā)工作。