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汽車新技術探討-燃料電池
班級：車輛三甲
學號：49915055
姓名：洪瑋志
指導老師：吳宗霖
前言
• 近幾年來，由於燃料電池（Fuel Cell）技術
創新突破，再加上環保問題、能源不足等
多重壓力下，國際間政府、汽車、電力、
能源產業等單位，漸漸重視燃料電池科技
發展，而國內也處於相同情況。
燃料電池的演進
燃料電池（fuel cell）是一種將燃料的化學
能，透過電化學反應直接轉換成電能的裝
置。該系統是使用稀釋的硫酸當做液態電
解質，成功地產生電能。經過不斷的研究，
能司特在一八九九年，首度發現固態電解
質的導電行為。而第一個陶瓷型燃料電池
則在一九三七年，由鮑爾與葡來司首先示
範成功。
理論探討
燃料電池的種類
• 以燃料電池之電解質（electrolyte）
來區分，它可分為五種。
（1）鹼性燃料電池（Alkaline Fuel Cell, AFC）
（2）質子交換膜燃料電池（Polymer
Electrolyte Fuel Cell, PEFC; Solid Polymer
Electrolyte Fuel Cell, SPEFC; 或Proton
Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC ）
（3）磷酸燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell,
PAFC）
（4）熔融碳酸鹽燃料電池（Molten
Carbonate Fuel Cell, MCFC）
（5）固態氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel
Cell, SOFC）
以溫度分類 ，可分為三種
高溫型、中溫型、低溫型。
低溫型 ─ PEMFC(80-100oC)
AFC(60-220oC)
PAFC(180-200oC)
中溫型 ─ MCFC(650oC)
高溫型 ─ SOFC(1200oC)
質子交換膜燃料電池工作原理
質子交換膜型﹝PEMFC﹞其反應式如下：
•
陽極 H2 + → 2H + 2e•
陰極 1/2 O2 + 2H+ + 2e- → H2O
•
全反應 1/2 O2 + H2 → H2O
質子交換膜型﹝PEMFC﹞燃料電池為了加速電
極的反應，電極中通常會加入催化劑如鉑﹝白
金﹞，但由於PEMFC內需含水分，所以操作溫
度必須控制在100℃以下，此時鉑容易產生不
完全反應並製造出一氧化碳﹝CO﹞，進而失去
催化的效果，因此多加入銠或銥等貴金屬於鉑
之中，如此一來成本就向上攀升。
再生氫氧燃料電池工作原理
再生氫氧燃料電池將水電解技術(電能
+2H2O→2H2+O2)與氫氧燃料電池技術
(2H2+O2→H20+電能)相結合 ,氫氧燃料電池
的燃料 H2、氧化劑O2可通過水電解過程得
以「再生」, 起到蓄能作用。可以用作空間
站電源。
固態氧化物燃料電池工作原理
掌握LSM陰極，Ni-YSZ陽極及高溫密封材料
的制備工藝。開發出中溫SOFC用大面積NiYSZ 多孔陽極基膜和負載YSZ 緻密膜以及電
極-膜三合一的制備工藝，制備的負載YSZ 緻
密膜厚度小於10μm。中溫SOFC在800℃時的
功率密度達到0.15W/cm2。目前正在進行千
瓦級電池組的開發。
熔融碳酸鹽燃料電池工作原理
熔融碳酸鹽燃料電池是由多孔陶瓷陰極、
多孔陶瓷電解質隔膜、多孔金屬陽極、金
屬極板構成的燃料電池。其電解質是熔融
態碳酸鹽。
反應原理示意圖如下：
陰 極： O2 + 2CO2 + 4e - →2CO32陽 極： 2H2 + 2CO32- → 2CO2 + 2H2O + 4e–
總反應： O2 ＋ 2H2 → 2H2O
結論
• 燃料電池所使用的氫可取自天然氣、丙烷、
甲醇、汽油、柴油、煤以及再生能源。燃
料來源的多樣化有利於能源供應安全和利
用現有的交通基礎設施(如加油站等)。
• 從能源或環保的角度來看，燃料電池在未
來都具有舉足輕重的地位，因此燃料電池
相當值得關心。
參考資料
• http://zh.wikipedia.org/zhtw/%E7%87%83%E6%96%99%E9%9B%BB%E6%B1%A0
• http://www.tfci.org.tw/caseinfo/report.asp
• http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1005
022305730
• http://www.epochtimes.com/b5/6/12/4/n1544048.htm
• http://www.che.yuntech.edu.tw/Functional%20polymer%20L
a/fuel%20cell%20good%20point.htm