Le processus de la pile à combustible à utilisation directe du méthanol
La potentielle thermodynamique se crée avec l'usage d'une membrane électrolyte polymère (PEM) qui ne laisse passer que certaines espèces chimiques. D'un côté de cette membrane, un mélange du méthanol et de l'eau se donne à un catalyseur anode qui sépare le molécule de méthanol en des atomes d'hydrogène et de la dioxyde de carbone. Les atomes d'hydrogène séparés sont démontés de leurs électrons, et ils passent par la membrane au côté cathode de la cellule. Au catalyseur cathode, les protons (les atomes d'hydrogène sans l'électron) réagissent avec l'oxygène dans l'air et forment l'eau, moins un électron. En connectant un fil conductible de l'anode au côté cathode, les électrons, sans les atomes qu'ils ont perdu au côté anode, peuvent voyager au côté cathode et combiner avec l'espèce déficient des électrons.
D'une perspective thermodynamique, les électrons « veulent » traverser au côté cathode un nombre de fois spécifique, qui peut être quantifié comme voltage de circuit ouvert. Le voltage de circuit ouvert est mesuré avec un voltmètre à travers la cellule, mis à un niveau extrême de résistance. La tendance thermodynamique de réagir le méthanol et le'O 2 en dioxyde de carbone et l'eau force une différence dans l'énergie à traverser la membrane jusqu'au système obtient l'équilibre. Quand ce niveau est obtenu, les components cessent de réagir, et ils ne produisent plus d'énergie utile.
L'énergie utile est produite en basant le voltage dans la membrane sous la valeur d'équilibre. Ceci se fait en mettant une résistance sur le fil qui connecte les deux côtés, qui est assez faible que le courant peut passer. Quand la différence de voltage qui s'impose sur la pile à combustible est plus petite, ça produit un courant plus grand jusqu'une limite du RATE de transport des protons est terminé, après lequel plus d'énergie n'est produit.
La réaction que produit DMFC est la même que celle pour la combustion directe du méthanol
ou, CH 3 OH + 3/2O 2 CO 2 + 2H 2 O
Ce dessein montre les principes opérative des piles à combustible qui utilisent méthanol comme combustible (DMFC). Le méthanol est oxydé électrochimiquement au électrocatalyseur anode pour produire des électrons qui traversent le circuit externe au électrocatalyseur cathode, où ils sont consumés ensemble avec l'oxygène, dans une réaction réductive. Le circuit est maintenu dans la cellule avec la production des protons dans l'électrolyte.