開發(fā)燃料電池摩托車，實(shí)際上是對(duì)其核心技術(shù)——燃料電池的研發(fā)。氫氣是唯一在燃料電池中直接應(yīng)用的燃料，但是自然界中并沒有氫氣資源，只能從其它能源如天然氣、液化石油氣、汽油、柴油、煤、生物質(zhì)及醇類中，用各種途徑生產(chǎn)出來。但也不是所有途徑都可行，其成本也不低。尤為重要的是至今還無法突破技術(shù)瓶頸，其燃料液態(tài)氫的制取、存儲(chǔ)、運(yùn)輸和添加是天大的難題。因此，尋求能夠替代氫氣直接用于燃料電池的其它燃料，從而降低燃料電池系統(tǒng)的體積和造價(jià)，是燃料電池摩托車研究的重點(diǎn)。試驗(yàn)證實(shí)，甲醇是目前較為理想的替代燃料。因?yàn)?，甲醇燃料只生成二氧化碳和水，并且甲醇是最?jiǎn)單的液體有機(jī)化合物，在市場(chǎng)上有完整的銷售網(wǎng)絡(luò)，貯存安全、攜帶方便。同時(shí)，由于摩托車的功率只須1.5～3kw，將直接甲醇燃料電池用在摩托車上是完全可能的。因此，人們對(duì)直接甲醇燃料電池非常感興趣?！　?nbsp;

直接甲醇燃料電池不需甲醇重整而直接作為燃料。甲醇在陽極轉(zhuǎn)換成二氧化碳和氫，如同標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)子交換膜燃料電池一樣，氫再與氧反應(yīng)。在電極上的這些反應(yīng)如下：　

 

陽極反應(yīng)：CH3 OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e- 

　　陰極反應(yīng)：O2 + 6H+ + 6e- → 3 H2O 

　　電池反應(yīng)：CH3OH + O2 → CO2 + 2 H2O　　

 

這種電池的期望工作溫度為120℃，比標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)子交換膜燃料電池略高，其效率大約是40%左右。其缺點(diǎn)是當(dāng)甲醇低溫轉(zhuǎn)換為氫和二氧化碳時(shí)要比常規(guī)的質(zhì)子交換膜燃料電池需要更多的白金催化劑。不過，這種增加的成本可以因方便地使用液體燃料和勿需進(jìn)行重整便能工作而相形見拙。　　

 

目前，直接甲醇燃料電池技術(shù)已經(jīng)獲得突破。我國在中科院“九五”重大應(yīng)用發(fā)展項(xiàng)目和吉林省應(yīng)用發(fā)展項(xiàng)目的支持下，長春應(yīng)化所在國內(nèi)率先開展了“直接甲醇燃料電池關(guān)鍵材料及其制備技術(shù)”項(xiàng)目的研究工作。2000年該項(xiàng)目在直接甲醇燃料電池陽極催化劑方面的研究工作成效顯著。日前，由長春應(yīng)化所、北京科技大學(xué)、清華大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、南京師范大學(xué)共同組成的國家“863”直接甲醇燃料電池關(guān)鍵材料及其制備技術(shù)項(xiàng)目組，在關(guān)鍵材料新型質(zhì)子交換膜，陽極及陰極催化劑、電極/膜集合體、雙極板等多方面研究取得進(jìn)展的基礎(chǔ)上，成功地組裝成20W級(jí)的組合電池——10個(gè)單電池組合的電池堆。其單體電池性能為：在80℃～90℃下400mV時(shí)電流密度可達(dá)150mA/cm2～200mA/cm2；在中溫時(shí)400mV下電流密度可達(dá)100mA/cm2～150mA/cm2，達(dá)到20世紀(jì)90年代末的國際水平，在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位。他們改進(jìn)了直接甲醇燃料電池的關(guān)鍵材料——新型質(zhì)子交換膜和催化劑，電池結(jié)構(gòu)采用電路串聯(lián)、物流并聯(lián)的方式，催化劑中白金的含量進(jìn)一步降低到1mg/cm2～4mg/cm2，電池壽命明顯延長，最佳工作狀態(tài)時(shí)電池堆發(fā)電電壓2.0V，電流為10A，可以不間斷地驅(qū)動(dòng)許多電器設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。目前，該成果已申請(qǐng)6項(xiàng)中國發(fā)明專利，1項(xiàng)美國發(fā)明專利。

 

2004年初，日本雅馬哈公司宣布成功試制出了配備直接甲醇式燃料電池（DMFC）的摩托車?，F(xiàn)在，首批燃料電池摩托車正在雅馬哈公司試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，但是還要經(jīng)過1年才能批量生產(chǎn)。關(guān)于燃料為何選擇了甲醇而不是汽車制造商所用的氫，該公司表示：“由于氫燃料電池系統(tǒng)的重量和體積均較大，在摩托車上安裝壓縮氫油箱非常復(fù)雜和不安全，因此對(duì)于摩托車使用的功率不超過1kW的電池系統(tǒng)采用直接甲醇方式更好一些”。該車功率為500w，質(zhì)量為20kg，最高速度為40km/h。燃料箱貯存濃度為50%的甲醇水溶液，在實(shí)際發(fā)電時(shí)，利用燃料電池發(fā)電反應(yīng)所產(chǎn)生的水，把甲醇水溶液稀釋到3%以后再使用。添加一次燃料（油箱可裝5L甲醇）摩托車可行駛200km。今后雅馬哈公司打算將摩托車質(zhì)量減少到10kg，并給燃料電池附加一個(gè)鋰離子蓄電池以改善啟動(dòng)和加速性能。