燃料电池的工作原理.ppt

羅烜裕 2003/10/15,光電效應,1905年，二十六歲的愛因斯坦共發表了四篇在物理學各領域中最富有創造性的偉大論文。分子體積的新測定方法(有關布朗運動)一文使他獲得蘇黎世大學的哲學博士學位，而關於光的產生和轉化的一個啟發性觀點(有關光電效應)一文更使他於1921年獲得諾貝爾物理學獎。 太陽能電池板正好是應用光電效應原理於電力生產上。陽光照射到金屬的表面上時，部份光子會擊中金屬原子，光子的部份能量轉化為提升原子外層電子的位能，使該電子從原子中遊離出來，另一部份能量則轉化為該電子從原子中飛脫出來的動能。遊離出來的電子具有負電場，在導體之內形成負電壓，故此會流向電位相對較高(又即負值較低)的區域，若能夠適當地將之加以調控，即可以做成供人類應用的電能。,羅烜裕 2003/10/15,太陽能發電原理,太陽能電池是改採半導體產生 PN 結來獲得電位。當半導體受到太陽光的照射時，大量的自由電子伴隨而生，而此電子的移動又產生了電流，也就是在 PN 結處產生電位差。,羅烜裕 2003/10/15,NASA太陽能動力飛機,羅烜裕 2003/10/15,日本太陽能咖啡屋,羅烜裕 2003/10/15,燃料電池,燃料電池的原理是於 1839 年由英國的法律學家和業餘物理學家威廉 格羅夫（William Grove）發現的。他當時利用四個載有氫氣和氧氣的巨型電池，成功製造電力。,羅烜裕 2003/10/15,燃料電池,燃料電池是以氣態的燃料如氧氣與氫氣或甲烷氣藉氧化還原反應，將化學能轉變成電能。此種電池只要燃料源源不斷的送入電池槽中，不會有電力中斷或是電池必須更換的疑慮。 燃料電池發電效率高達75%，比傳統火力發電更節省燃料(火力發電效率約35%)。 以氫氣和氧氣作為燃料的氫-氧燃料電池，可作為太空船的能源。氫氣在陽極被氧化，氧氣在陰極被還原，最後生成水，不會造成環境污染。,羅烜裕 2003/10/15,發電原理,“燃料電池“是由具滲透性的膜構成，在膜的一側供給氫，另一側供給氧。氫原子含有一個質子及一個電子，質子被氧“吸引“到膜的另一邊以形成水分子，電子仍留在原地，造成帶正電的質子及帶負電的電子各在膜的一側，經由外接電路形成電流。這個電化學現象的原理，,羅烜裕 2003/10/15,氫的來源,“燃料電池“技術發展的主要瓶頸是氫的來源。氧可取自空氣且儲存方便，但儲存純氫是困難且危險的。因此研究發展出將甲醇、乙醇(酒精)，或天然氣“轉化“(reform)成氫的技術。但利用這些原料的問題，首在缺乏供應系統，若與目前廣佈之汽油管線、運輸系統、及加油站相比，則困難立現。這也是未來消費者購買“燃料電池“電動車的主要顧慮。反言之，缺乏足夠的顧客群，使建立新燃料供應系統更如空中樓閣，更遑論來自石油工業界的壓力。1997年10月，美國能源部及亞瑟理特公司，共同宣佈該公司發展出由汽油提煉氫的技術。與傳統汽車引擎相比，此技術可由等量的汽油中，獲得高兩倍的能量，但僅產生1/10的污染。這個發展完全避免了燃料供應系統的問題。能源部預期利用此技術製造的汽車將在2010年出現在公路上。即使一切成真，關心環境的人希望利用汽油產氫只是一個過渡技術，更理想