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文档简介
1、未 來 的 綠 色 能 源 燃 料 電 池 數位一 S09655005 尤仁傑 數位一 S09655027 黃柏齊電 池 的 由 來 1791年義大利醫生賈法尼發表他在解剖時發現:(l)如果使電流通過青蛙腿,青蛙的腿會連續抽 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象。賈法尼認為動物的組織會產生電流,而金屬只是傳遞電流的導體而已。但伏打不以為然,他認為電流是由兩種不同的金屬產生的,他可以用任何潮溼的物質取代那隻青蛙,於是開始從事一系列的實驗,終於在1800 年宣布伏打電池研製成功,這是第一個能產生穩定電流的發明。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)在一項業餘的實驗中神奇的發現了 燃料電池的發電原理;但當時因為電極材料問題,使這項 發明未受重視。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5kW的燃料電池組, 能夠推動電銲機、電鋸、及堆高機,使這項技術得以走出 實驗室,其後使用氫氣為燃料的鹼性燃料電池(AFC)更成 功的應用在太空科技上,成為太空梭的電力供應系統;因 為燃料電池的副產物是純淨的水,故也成為太空人飲水用 的維生系統。 何 謂 燃 料 電 池 燃料電池(Fuel Cell),是一種發電裝置,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,用完須繼續充電。它是藉由一種電化 學反應將化學能直接轉化成電能的發電裝置只要 不斷的給予發電的燃料便可持續供應電力 。燃料 電池正如其名,是繼續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)固態氧化物燃料電池(SOFC )鹼性燃料電池(AFC) (Alkaline Fuel Cell ) 一般被運用於人工衛星上,操作時所需溫度並不高,轉換效率好,可使用之觸媒種類多價格又便宜,例如銀、鎳等,但是在最近各國燃料電池開
4、發競賽中,卻無法成為主要開發對象,其原因在於電解質必須是液態,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,易與空氣中的二氧化碳結合形成氫氧化鉀,影響電解質的品質,導致發電性能衰退。質子交換膜燃料電(PEMFC) (Proton Exchange Membrane) 電解質為離子交換膜,薄膜的表面塗有可以加速反應之觸媒(大部分為白金),薄膜兩側分別供應氫氣及氧氣,氫原子被分解為兩個質子及兩個電子,質子被氧吸引,再和經由外電路到達此處之電子形成水分子,因此此燃料電池的唯一液體是水,腐蝕問題相當小,同時其操作溫度介於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而發生中毒現象,因此比較不適合用在大型發電廠,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。其觸媒與前述之質子 交換膜燃料電池一樣,同為白金,因此也同樣面 臨白金價格昂貴之問題。到目前為止該燃料電池 大都運用在大型發電機組上,而且已商業化生 產,技術較不成問題,惟未能迅速普及,成本居 高不下就是主要關鍵 溶融碳酸鹽燃料電池(MCFC)(Molten Carbonate Fu
6、el Cell)電解質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的鎳。操作溫度約為600至700,因溫度相當高,致使在常溫下呈現白色固體狀的碳酸鹽溶解為透明液體,而發揮電解質之功用。所以此類型燃料電池,並不需要貴金屬當觸媒。因為操作溫度高,廢熱可回收再使用,其發電效率高者可達75到80,非常適合於中央集中型發電廠 固態氧化物燃料電池(SOFC )(Solid Oxide Fuel Cell)電解質為氧化鋯,因含有少量的氧化鈣與氧化釔,穩定度較高,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模發電機
7、組。燃料電池發電容量與適用範圍 運 作 原 理 電池含有陰陽兩個電極,分別充滿電解液,而兩 個電極間 則為具有滲透性的薄膜所構成。氫氣由 燃料電池的陽極進入,氧氣(或空氣)則由陰極 進入燃料電池。經由催化劑的作用,使得陽極的 氫原子分解成兩個氫質子與兩個子,其中質子被 氧吸引到薄膜的另一邊,電子則經由外電路 形成電流後,到達陰極。在陰極催化劑之作用 下,氫質子、氧及電子,發生反應形成水分子, 因此水可說是燃料電池唯一的排放物。 燃 料 電 池 優 點低 污 染低 噪 音免 充 電高 效 率用 途 多進 料 廣燃料電池符合時代趨勢兩 項 特 點 效 率 高 燃料電池的能量轉換效率非常高,它是利用
8、輸 入燃料混合氧,不經過轉換機械能便能持續產 生熱能及電力,也不須傳統二次電池所需的 充放電程序。以氫氣及氧氣為燃料,利用觸媒 加速反應速率,燃料電池可直接將化學能轉變 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 燃料電池的發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電廠為 例,電廠運轉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 潔的天然氣發電廠還乾淨,同時具備低噪 音、安靜等特色。應 用 發 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、電池的發電原理是誰發現的? A:威廉葛洛夫4.燃料電池的優點?(舉2個) A:低污染 低噪音 免充電 高效率 用途多 進料廣參 考 資 料高 中 化 學 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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