علم خلايا الوقود الميثانولية المباشرة (DMFC)

الهيدروجين عامل اختزال (وقود) نشط للغاية. وبالتالي، في خلايا وقود الهيدروجين والأكسجينيمكن تحقيق تيارات تشغيل عالية جدًا وقيم قدرة نوعية عالية لكل وحدة وزن. ومع ذلك، فإن مناولة وقود الهيدروجين وتخزينه ونقله معقدة. وهذه مشكلة رئيسية في محطات الطاقة المحمولة الصغيرة نسبيًا. في مثل هذه المحطات، يُعد الوقود السائل أكثر واقعية.
يُعدّ الميثانول وقودًا واعدًا جدًا لخلايا الوقود المحمولة الصغيرة. فهو أكثر ملاءمة وأقل خطورة من الهيدروجين الغازي. بالمقارنة مع المنتجات البترولية وأنواع الوقود العضوية الأخرى، يتميز الميثانول بنشاط أكسدة كهروكيميائي مرتفع نسبيًا (وإن لم يكن بنفس مستوى الهيدروجين). تبلغ نسبة طاقته الكيميائية حوالي 6 كيلوواط/ساعة/كجم، وهي أقل من نسبة البنزين (10 كيلوواط/ساعة/كجم)، ولكنها مُرضية تمامًا. لهذا السبب، يُناقش استخدامه في خلايا الوقود لمحطات الطاقة في المركبات الكهربائية والأجهزة المحمولة المختلفة على نطاق واسع اليوم.

عملية مركبات ثنائي ميثيل سلفوكسيد تواجه خلايا وقود غشاء التبادل البروتوني مشاكل أساسية لا توجد في خلايا الوقود ذات غشاء التبادل البروتوني. ففي الأخيرة، يكون الغشاء غير منفذ عمليًا للمتفاعلات (الهيدروجين والأكسجين)، مما يمنع اختلاطهما. على النقيض من ذلك، في خلايا وقود غشاء التبادل البروتوني، يكون الغشاء منفذًا جزئيًا للميثانول المذاب في محلول مائي. ولهذا السبب، يخترق بعض الميثانول من جزء الأنود في البطارية عبر الغشاء إلى جزء الكاثود. تُسمى هذه الظاهرة الإيثانول القشري المتصالب للكوريوم. يتأكسد هذا الميثانول مباشرةً بواسطة الأكسجين الغازي على محفز بلاتيني دون إنتاج إلكترونات مفيدة. ولهذا نتيجتان: (أ) يُفقد جزء كبير من الميثانول في التفاعل الكهروكيميائي، و(ب) يتحول جهد قطب الأكسجين إلى قيمة موجبة أقل، وبالتالي ينخفض ​​جهد التشغيل لخلية الوقود. وعلى الرغم من العديد من الأبحاث التي أجريت حتى الآن، لم يكن من الممكن معالجة هذه المشكلة بالكامل.
مجال تطبيق محتمل واحد لـ دي إم إف سي هي مصادر طاقة منخفضة الطاقة (تصل إلى 20 واط) للأجهزة الإلكترونية، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة، وكاميرات الفيديو، ومشغلات أقراص DVD، والهواتف المحمولة، والأجهزة الطبية، وغيرها. في الوقت الحالي، لا يزال استخدام خلايا وقود غشاء التبادل البروتوني (DMFC) كمصدر طاقة للمركبات الكهربائية بعيدًا جدًا. فعلى الرغم من الأبحاث المكثفة، لا تزال خلايا وقود غشاء التبادل البروتوني (DMFC) غير مُنتجة تجاريًا أو مستخدمة على نطاق واسع في التطبيقات العملية، مقارنةً بخلايا وقود غشاء التبادل البروتوني.