未來的綠色能源燃料電池

1、未 來 的 綠 色 能 源 燃 料 電 池 數(shù)位一 S09655005 尤仁傑 數(shù)位一 S09655027 黃柏齊電 池 的 由 來 1791年義大利醫(yī)生賈法尼發(fā)表他在解剖時(shí)發(fā)現(xiàn):(l)如果使電流通過青蛙腿，青蛙的腿會連續(xù)抽 搐。(2)如果青蛙的腿碰觸到二種不同的金屬，也會有肌肉抽搐的現(xiàn)象。賈法尼認(rèn)為動物的組織會產(chǎn)生電流，而金屬只是傳遞電流的導(dǎo)體而已。但伏打不以為然，他認(rèn)為電流是由兩種不同的金屬產(chǎn)生的，他可以用任何潮溼的物質(zhì)取代那隻青蛙，於是開始從事一系列的實(shí)驗(yàn)，終於在1800 年宣布伏打電池研製成功，這是第一個(gè)能產(chǎn)生穩(wěn)定電流的發(fā)明。電 池 祖 譜 燃 料 電 池 背景燃料電池的歷史可以追朔到

2、1839年，由英國法官威廉葛 洛夫(William Grove)在一項(xiàng)業(yè)餘的實(shí)驗(yàn)中神奇的發(fā)現(xiàn)了 燃料電池的發(fā)電原理；但當(dāng)時(shí)因?yàn)殡姌O材料問題，使這項(xiàng) 發(fā)明未受重視。直到1959年由另一位英國人法蘭西斯培 根(Francis T. Bacon)製作出一個(gè)5kW的燃料電池組， 能夠推動電銲機(jī)、電鋸、及堆高機(jī)，使這項(xiàng)技術(shù)得以走出 實(shí)驗(yàn)室，其後使用氫氣為燃料的鹼性燃料電池(AFC)更成 功的應(yīng)用在太空科技上，成為太空梭的電力供應(yīng)系統(tǒng)；因 為燃料電池的副產(chǎn)物是純淨(jìng)的水，故也成為太空人飲水用 的維生系統(tǒng)。 何 謂 燃 料 電 池 燃料電池（Fuel Cell），是一種發(fā)電裝置，但不 像一般非充電電池一樣用完

3、就丟棄，也不像充電 電池一樣，用完須繼續(xù)充電。它是藉由一種電化 學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的發(fā)電裝置只要 不斷的給予發(fā)電的燃料便可持續(xù)供應(yīng)電力 。燃料 電池正如其名，是繼續(xù)添加燃料以維持其電力， 所需的燃料是氫，所以被歸類為新能源。 燃 料 電 池 的 種 類鹼性燃料電池(AFC)質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)磷酸型燃料電池( PAFC)溶融碳酸鹽燃料電池(MCFC)固態(tài)氧化物燃料電池(SOFC )鹼性燃料電池(AFC) (Alkaline Fuel Cell ) 一般被運(yùn)用於人工衛(wèi)星上，操作時(shí)所需溫度並不高，轉(zhuǎn)換效率好，可使用之觸媒種類多價(jià)格又便宜，例如銀、鎳等，但是在最近各國燃料電池開

4、發(fā)競賽中，卻無法成為主要開發(fā)對象，其原因在於電解質(zhì)必須是液態(tài)，燃料也必須是高純度的氫才可以。此外，鹼性燃料電池的電解質(zhì)，易與空氣中的二氧化碳結(jié)合形成氫氧化鉀，影響電解質(zhì)的品質(zhì)，導(dǎo)致發(fā)電性能衰退。質(zhì)子交換膜燃料電(PEMFC) (Proton Exchange Membrane) 電解質(zhì)為離子交換膜，薄膜的表面塗有可以加速反應(yīng)之觸媒（大部分為白金），薄膜兩側(cè)分別供應(yīng)氫氣及氧氣，氫原子被分解為兩個(gè)質(zhì)子及兩個(gè)電子，質(zhì)子被氧吸引，再和經(jīng)由外電路到達(dá)此處之電子形成水分子，因此此燃料電池的唯一液體是水，腐蝕問題相當(dāng)小，同時(shí)其操作溫度介於80至100之間，安全上之顧慮較低。然而，觸媒白金價(jià)格昂貴，若減少其使

5、用量，操作溫度勢必會提升。再者，白金容易與一氧化碳反應(yīng)而發(fā)生中毒現(xiàn)象，因此比較不適合用在大型發(fā)電廠，而適合做為汽車動力來源。磷酸型燃料電池(PAFC)(Phosphoric Acid Fuel Cell) 因其使用之電解質(zhì)為100濃度之磷酸而得 名。操作溫度大約為150到220之間，因溫度 高所以廢熱可回收再利用。其觸媒與前述之質(zhì)子 交換膜燃料電池一樣，同為白金，因此也同樣面 臨白金價(jià)格昂貴之問題。到目前為止該燃料電池 大都運(yùn)用在大型發(fā)電機(jī)組上，而且已商業(yè)化生 產(chǎn)，技術(shù)較不成問題，惟未能迅速普及，成本居 高不下就是主要關(guān)鍵 溶融碳酸鹽燃料電池(MCFC)(Molten Carbonate Fu

6、el Cell)電解質(zhì)為碳酸鋰或碳酸鉀等鹼性碳酸鹽。在電極方面，無論是燃料電極或空氣電極，都使用具透氣性之多孔質(zhì)的鎳。操作溫度約為600至700，因溫度相當(dāng)高，致使在常溫下呈現(xiàn)白色固體狀的碳酸鹽溶解為透明液體，而發(fā)揮電解質(zhì)之功用。所以此類型燃料電池，並不需要貴金屬當(dāng)觸媒。因?yàn)椴僮鳒囟雀?，廢熱可回收再使用，其發(fā)電效率高者可達(dá)75到80，非常適合於中央集中型發(fā)電廠 固態(tài)氧化物燃料電池(SOFC )(Solid Oxide Fuel Cell)電解質(zhì)為氧化鋯，因含有少量的氧化鈣與氧化釔，穩(wěn)定度較高，不需要觸媒。一般而言，此種燃料電池之操作溫度約為1000，廢熱可回收再利用，因此大都使用於中規(guī)模發(fā)電機(jī)

7、組。燃料電池發(fā)電容量與適用範(fàn)圍 運(yùn) 作 原 理 電池含有陰陽兩個(gè)電極，分別充滿電解液，而兩 個(gè)電極間 則為具有滲透性的薄膜所構(gòu)成。氫氣由 燃料電池的陽極進(jìn)入，氧氣（或空氣）則由陰極 進(jìn)入燃料電池。經(jīng)由催化劑的作用，使得陽極的 氫原子分解成兩個(gè)氫質(zhì)子與兩個(gè)子，其中質(zhì)子被 氧吸引到薄膜的另一邊，電子則經(jīng)由外電路 形成電流後，到達(dá)陰極。在陰極催化劑之作用 下，氫質(zhì)子、氧及電子，發(fā)生反應(yīng)形成水分子， 因此水可說是燃料電池唯一的排放物。 燃 料 電 池 優(yōu) 點(diǎn)低 污 染低 噪 音免 充 電高 效 率用 途 多進(jìn) 料 廣燃料電池符合時(shí)代趨勢兩 項(xiàng) 特 點(diǎn) 效 率 高 燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率非常高，它是利用

8、輸 入燃料混合氧，不經(jīng)過轉(zhuǎn)換機(jī)械能便能持續(xù)產(chǎn) 生熱能及電力，也不須傳統(tǒng)二次電池所需的 充放電程序。以氫氣及氧氣為燃料，利用觸媒 加速反應(yīng)速率，燃料電池可直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)變 為電能，其效率可接近40%，若再包括回收 餘熱，效率更可輕易超過65%。乾 淨(jìng) 燃料電池的發(fā)電過程幾乎沒有造成任何污 染。如果以11百萬瓦燃料電池的發(fā)電廠為 例，電廠運(yùn)轉(zhuǎn)的氮氧化物排放量為1PPM， 也沒有硫氧化物及粒狀污染物，比目前最清 潔的天然氣發(fā)電廠還乾淨(jìng)，同時(shí)具備低噪 音、安靜等特色。應(yīng) 用 發(fā) 展 問 題 !1.燃料電池又稱什麼能源? A: 綠色能源2.燃料電池的英文縮寫? A: FC （Fuel Cell）3.燃料

9、電池的發(fā)電原理是誰發(fā)現(xiàn)的? A:威廉葛洛夫4.燃料電池的優(yōu)點(diǎn)?(舉2個(gè)) A:低污染 低噪音 免充電 高效率 用途多 進(jìn)料廣參 考 資 料高 中 化 學(xué) 講 義The EndlxGLIw8GYWAZZxKpGkv+&eUKT6Gh1#TNGveZqNVMiCy2c!7X0II-LK$q3!Y%3fqAFDr3CUTwWXuIoFku+&fWMV9Kl5*YTMCm-zX(XuOKfq5cwiKJiEFmXalmh7&RHBDO0BiiEdcDpIqKy%(L3b2Tl)SJEzuk5SkKUMkGD9l2k2h#HfzyfO0aa3!NzohhqLbFGmPRsHqJqEb9v5-9+vR*2

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