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说起手机电池，镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池大家都很熟悉。然而，历史上出现了一种独特的电池，它具有高能量密度，但存在固有缺陷，即甲醇燃料电池。
然后产生的氢离子和电子沿着两条不同的路径传输。氢离子穿过电解质到达正极。电解质是一种选择性渗透膜，只有氢离子可以通过电解质的一侧到达另一侧，而其他原子、分子和离子都被排斥。我们知道原子是由原子核和核外电子组成的，而氢原子则相当特殊。它只有一个电子和一个质子。当它失去电子变成氢离子H+时，就只剩下一个光秃秃的质子了。所以我们也叫氢离子质子，这个选择性渗透膜也叫质子交换膜。
氢原子和氢离子
电子通过外电路流向正极，在流动的过程中对负载也就是手机做一些工作，使手机可以进行语音通讯、玩游戏、听音乐。
在正极，空气体中的氧在铂的催化下分解成氧原子，然后与来自负极的氢离子和电子结合形成水。正极的电极反应可以写成:
我们把正负电极的半反应写在一起，就可以得到下面的反应方程式:
是不是有点眼熟？是的，这其实就是甲醇燃烧的反应方程式。不同的是，燃烧时电子的转移是混沌的，储存在化学键中的化学能以热能的形式释放出来；在燃料电池中，氧化和还原是分开进行的，通过引入电解质和外电路实现电子的有序运动，化学键中的化学能以电能的形式释放出来。
炽热的火焰
实现超长待机
但是它并没有被广泛使用
甲醇燃料电池最突出的优点是能量密度高，远远高于所有其他电池。1998年，曼哈顿科学公司注册了一个微型直接甲醇燃料电池，品牌为微型燃料电池，用于手机电源。这种电池供电的手机可以袖手旁观6个月，连续通话1周；当时用的锂离子电池只能袖手旁观2周，连续通话5小时。它的耐力简直不在一个档次。
和所有电池一样，甲醇燃料电池的应用不仅限于手机，笔记本电脑、摄像机等需要用电的便携式电子产品也能让其大展身手。
使用甲醇燃料电池的笔记本电脑
MTI Micro提出的甲醇燃料电池相机，电池盒在左边
甲醇燃料电池有优点，但缺点也很明显:
成本:
如前所述，电池的催化剂是铂。铂，也称为铂和铂，是一种比黄金更贵的贵金属。铂金电池的成本可想而知。
白金戒指
电池中的电解质-质子交换膜
理论上质子交换膜只允许氢离子通过，但实际上甲醇也可以通过质子膜。通过电解液的甲醇会到达阳极，直接与氧气发生反应，导致甲醇自行放电，不仅会发电，还会产生额外的热量，这部分能量会被浪费掉。开发一种能防止甲醇渗透的质子交换膜一直是研究人员头疼的问题。另一方面，为了防止甲醇渗透，只能使用低浓度的甲醇水溶液，这无疑需要增加甲醇的储存量空。
功率密度小，甲醇不易携带
甲醇燃料电池工作时会产生水和热，因此需要水和热管理系统，电池的制造比二次电池复杂。而且它的功率密度很小，对大功率电子产品的应用非常不利。另外，使用这种电池时，需要在手边放一瓶甲醇，甲醇易燃，很多场合不允许携带，使用时带来一定的不便。
会有光明的未来吗？
甲醇燃料电池在历史上只出现了很短的时间，很快就淡出了人们的视线。然而，近年来，它似乎正在卷土重来。
近年来，为应对低碳环保，新能源汽车做出了巨大努力。但纯电动汽车续航里程堪忧，氢燃料汽车在储氢和传输方面面临诸多不便。随着我国甲醇产能的增加，有人盯上了甲醇燃料电池汽车。
与纯电动汽车相比，甲醇燃料电池汽车对续航里程无后顾之忧；甲醇加注和汽油一样方便，不存在充电时间长的问题。与氢燃料汽车相比，甲醇是一种液体燃料，因此在不使用昂贵的储氢罐的情况下，储存和运输更加简单和方便。丹麦甲醇燃料电池制造商SerEnergy开发了一种甲醇燃料电池汽车，一罐甲醇可以行驶800公里。但如果甲醇燃料电池固有的缺点得不到解决，不知道这种车什么时候上市。
甲醇燃料电池汽车
有人认为甲醇燃料电池只是技术不成熟，也有人认为纯粹是商业噱头。甲醇燃料电池是会消失还是会迎来意想不到的未来，还有待观察。
作者:中国科学院宁波材料技术与工程研究所
这篇文章首次发表在《科学庭院》上。转载请联系cas@cnic.cn
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