Ogniwo Paliwowe Bezpośrednio Zasilane Metanolem
(Direct Methanol Fuel Cell - DMFC)

Ogniwo paliwowe zasilane metanolem jest szczegolnym przypadkiem ogniwa z elektrolitem polimerowym . Jego budowa jest podobna do budowy klasycznego ogniwa typu PEMFC. Paliwem jest metanol (CH3OH), będący cieczą w stosunkowo szerokim zakresie temperatur (-97°C - 64 °C przy ciśnieniu atmosferycznym, 1013 hPa), co jest jego olbrzymią zaletą. Metanol można zatem łatwo magazynować i transportować.

Do anody dostarczany jest roztwór metanolu z wodą. Wskutek dzialania katalizatora (platyna + ruten), zostaje wydzielony wodór, który ulega rozkładowi na swobodne elektrony i protony. Protony wędrują przez membranę elektrolityczną w kierunku katody. Do katody - przez zewnętrzny obwód elektryczny - podążają również elektrony. Na anodzie atomy węgla pochodzące z cząsteczek metanolu reagują z atomami tlenu z cząsteczek wody, tworząc dwutlenek węgla CO2. Z kolei na katodzie protony i elektrony reagują z dostarczanymi z zewnątrz atomami tlenu, tworząc wodę.

Reakcja na ANODZIE

CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e-

Reakcja na KATODZIE

O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O

Zalety ogniw DMFC to:

  • Paliwo w postaci metanolu, które można łatwo przechowywać oraz transportować,
  • Nieskomplikowana budowa i obsługa,
  • Bezpieczna praca (stały elektrolit polimerowy),
  • Niska temperatura eksploatacji,
  • Łatwy i szybki rozruch,

Wadami, które utrudniają szybkie zastosowanie lub wydłużają okres badań:

  • w porównaniu z ogniwem wodorowym, ogniwo metanolowe ma ciągle niższe parametry prądowo-napięciowe, co wynika z wolniejszego elektrokatalitycznego utleniania metanolu,
  • W ogniwie DMFC dezaktywacja katalizatora następuje szybciej (samoistny spadek napięcia ciągle większy niż w ogniwie wodorowym),
  • wysoka toksyczność metanolu i jego zdolność do wywoływania korozji,
  • W wyniku elektroutleniania metanolu powstaje (obok wody) CO2, co jest niepożądane np. podczas użytkowania w systemach zamkniętych jak łodzie podwodne.

Technologia ogniw paliwowych bezpośrednio zasilanych metanolem, DMFC, jest uważana przez większość przodujących towarzystw za najważniejszą technologię w nadchodzącym czasie w skali świata. Datę komercjalizacji tych ogniw przyspieszają prace nad ulepszaniem ich jakości, w tym jednostkowej gęstości mocy oraz obniżania kosztów produkcji

Zalety metanolu japo paliwa:

  • Jest to obecnie surowiec chemiczny wytwarzany z gazu lub węgla w tak dużej skali, że cena jednostki energii może być porównywalna do tej wytwarzanej z wodoru (z zastosowaniem reformingu),
  • Metanol jest w temperaturze pokojowej cieczą wygodną do transportu do miejsc dystrybucji oraz w pojazdach z ogniwem DMFC. W licznych krajach jest on już w systemie dystrybucji paliw jako dodatek do benzyn,
  • Można zapewnić dużą czystość metanolu podczas jego produkcji, co przedłuża czas życia katalizatora w ogniwie,
  • Metanol może być w perspektywie wytwarzany jako wtórne paliwo odnawialne (z suchej destylacji drewna).

Zastosowanie ogniw DMFC: zasilanie różnego rodzaju urządzeń elektrycznych i przenośnych urządzeń elektronicznych - w postaci elementów zastępujących "tradycyjne" akumulatory i baterie.

Firmy MTI Micro Fuel Cells, Samsung i Toshiba zapowiedziały uruchomienie komercyjnej produkcji ogniw paliwowych bezpośrednio zasilanych metanolem w 2009 roku.
Firmy takie jak: Ballard, MTI Micro Fuel Cells, BASF podpisały wieloletnie porozumienia, w myśl których ma się rozwijać w Japonii, Chinach i Indiach produkcję ogniw paliwowych zasilanych metanolem tworząc rynek bezprzewodowej telekomunikacji, obejmującej przenośne osobiste komputery i przenośne telefony komórkowe.