直接メタノール燃料電池のソースを表示

'''直接メタノール燃料電池'''（ちょくせつメタノールねんりょうでんち、direct methanol fuel cell、DMFC）は、[[メタノール]]を燃料とする[[固体高分子形燃料電池]]の一種である。

== 概要 ==
直接メタノール燃料電池の構造そのものは、普通の固体高分子形燃料電池とほぼ同じである。
特徴はその名前の通り、燃料改質器でメタノールから[[水素]]を作らずに、メタノールを燃料極で直接反応させることである。

例として、[[イオン交換膜|プロトン交換膜]]を用いた直接メタノール燃料電池の電池反応を示す。
:燃料極： <chem>{CH3OH} + H2O -> {CO2} + {6H+} + {6{\it{e}}^-}</chem>
:空気極： <chem>{O2} + {4H+} + 4{\it{e}^-} -> 2H2O</chem>
:全反応： <chem>CH3OH + 3/2O2 -> CO2 + 2H2O </chem>
このように直接メタノール燃料電池においては、メタノールが燃料極で直接[[酸化]]される。
反応生成物として、燃料極では[[二酸化炭素]]、空気極では[[水]]が生成する。

直接メタノール燃料電池の[[起電力]]は、メタノール酸化反応の[[自由エネルギー]]変化が-698.2kJ mol<sup>-1</sup>で、6個の電子が反応するから、
:''E'' = -Δ''G''<sub>f</sub> / ''z'' ''F''= 6.98×10<sup>5</sup> [J mol<sup>-1</sup>] / (6 × 96485 [C mol<sup>-1</sup>]) = 1.21 [V]
と計算される。
この値は、[[水素]]を燃料とする燃料電池の起電力（1.23V）とそれほど変わらない。

しかし、燃料極に供給されたメタノールは電解質膜を透過して空気極に達する（クロスオーバー現象）ため、空気極は酸素の還元とメタノールの酸化の両方を反映した[[混成電位]]となって、電池の[[開回路電圧]]が低下する。

加えて、発電時では、メタノールの酸化反応は水素の酸化反応より遅いため、発電時には[[電気化学的分極|活性化分極]]が大きくなり電圧は低下する。
また、メタノール酸化反応の中間生成物である[[一酸化炭素]]が[[触媒毒]]となり、電極で用いている[[白金]]の[[触媒]]活性を低下させる（一酸化炭素被毒）。

これらの理由により、一般的に、直接メタノール燃料電池は、水素燃料電池と比較すると性能が低くなる。

== 実用化 ==
[[2009年]][[10月22日]]、東芝がモバイル機器の充電用として直接メタノール型の小型のモデルの販売を、台数限定で開始した<ref>[https://www.global.toshiba/jp/news/corporate/2009/10/pr2201.html 東芝のプレスリリース。]</ref>。IEC ([[国際電気標準会議]]) の安全性規格 (暫定版) に準拠、としている。[[ダイレクトメタノール燃料電池車]]への搭載も予定される。

== 脚注 ==
{{Reflist}}

== 関連項目 ==
* [[ダイレクトメタノール燃料電池車]]
* [[固体高分子形燃料電池]]
* [[メタノール]]
* [[触媒毒]]
* [[白金]]

{{Tech-stub}}
{{Env-stub}}
{{Energy-stub}}
{{デフォルトソート:ちよくせつめたのおるねんりようてんち}}
[[Category:燃料電池]]
[[Category:メタノール]]
[[ko:연료전지#직접메탄올 연료전지 (Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)]]