Наука за директни горивни клетки с метанол (DMFC)

Водородът е много активен редуциращ агент (гориво). По този начин, в водородно-кислородни горивни клетки, могат да се постигнат много високи работни токове и високи специфични стойности на мощността на единица тегло. Въпреки това, обработката, съхранението и транспортирането на водородно гориво са сложни. Това е проблем предимно за относително малки преносими електроцентрали. За такава инсталация течните горива са по-реалистични.
Метанолът е многообещаващо гориво за малки преносими горивни клетки. Той е по-удобен и по-малко опасен от газообразния водород. В сравнение с петролните продукти и други органични горива, метанолът има сравнително висока електрохимична окислителна активност (макар и не толкова висока, колкото водорода). Съдържанието на химическо енергийно съотношение е около 6 kWh/kg, което е по-ниско от това на бензина (10 kWh/kg), но е доста задоволително. Поради тази причина приложението му в горивни клетки за електроцентрали в електрически превозни средства и различни преносими устройства е широко обсъждано днес.

Действието на DMFCs има фундаментални проблеми, които не съществуват в горивните клетки с протоннообменна мембрана. В последните мембраната е практически непропусклива за реагенти (водород и кислород), което предотвратява смесването им. За разлика от това, в DMFC мембраната е частично пропусклива за метанол, разтворен във воден разтвор. Поради тази причина, част от метанола прониква от анодната част на батерията през мембраната към катодната част. Това явление се нарича кръстосано-кюриев коричен етанол. Този метанол се окислява директно от газообразен кислород върху платинен катализатор, без да произвежда полезни електрони. Това има две последици: (i) значителна част от метанола се губи в електрохимичната реакция и (ii) потенциалът на кислородния електрод се измества към по-ниска положителна стойност, така че работното напрежение на горивната клетка намалява. Въпреки многото проведени досега изследвания, не е било възможно да се реши напълно този проблем.
Една потенциална област на приложение за ДМФК са нискоенергийни (до 20W) захранвания за електронни устройства като лаптопи, видеокамери, DVD плейъри, мобилни телефони, медицински изделия и други. В момента приложението на DMFC като източник на енергия за електрически превозни средства е много далеч. Въпреки многото изследвания, DMFC все още не са в търговско производство или широко използвани в практиката в сравнение с горивните клетки с протонообменна мембрана.