燃料電池
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燃料電池. 1. 以氣態的燃料如氧氣與氫氣,將化學 能轉變成電能。 2. 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%) 。 3. 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。. 燃料電池種類. 鹼性燃料電池 (AFC) 質子交換膜燃料電池 (PEFC) 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). 燃料電池工作原理. 陽極反應 2H 2 +4OH - →4H 2 O+4e- 陰極反應

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Presentation Transcript


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燃料電池

1.以氣態的燃料如氧氣與氫氣,將化學

能轉變成電能。

2. 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%)。

3.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。


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燃料電池種類

  • 鹼性燃料電池(AFC)

  • 質子交換膜燃料電池(PEFC)

  • 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)


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燃料電池工作原理

陽極反應

2H2+4OH-→4H2O+4e-

陰極反應

4e-+O2+2H2O →4OH-

總反應

2H2+O2 →2H2O


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鹼性燃料電池(AFC)


Alkaline fuel cell

鹼性燃料電池的優點Alkaline Fuel Cell

  • 首先用於太空計畫

  • 使用KOH為電解質

  • 使用非貴重金屬為電極觸媒種類多價格又便宜,例如銀、鎳等

  • 操作時所需溫度100oC~250oC

  • 化學反應快且轉換效率好

  • 電解質必須是液態


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鹼性燃料電池的缺點

  • 燃料必須是高純度的氫

  • 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


Pemfc

質子交換膜燃料電池(PEMFC)


Polymer electrolyte membrane pemfc proton exchange membrane pefc

質子交換膜燃料電池的優點Polymer Electrolyte Membrane (PEMFC) Proton Exchange Membrane (PEFC)

  • 高電力密度、低重量、低體積

  • 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)

  • 唯一液體是水,腐蝕問題小

  • 操作溫度低介於80至100℃之間,安全上之顧慮較低

  • 適用於交通工具、建築物與小型社區


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質子交換膜燃料電池的缺點

  • 觸媒白金價格昂貴,減少使用量,操作溫度會提升

  • 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  


Phosphoric acid fuel cells

磷酸型燃料電池的優點Phosphoric Acid Fuel Cells

  • 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

  • 電解質為100﹪濃度磷酸

  • 操作溫度大約為150到220℃之間

  • 溫度高所以廢熱可回收再利用

  • 觸媒為白金


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磷酸型燃料電池的缺點

  • 白金價格昂貴

  • 電極容易受CO毒化

  • 成本居高不下


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溶融碳酸鹽燃料電池(MCFC)


Molten carbonate fuel cell

融碳酸鹽燃料電池的優點Molten Carbonate Fuel Cell

  • 電解質為碳酸鋰或碳酸鉀等鹼性碳酸鹽

  • 電極方面使用具透氣性之多孔質的鎳。

  • 操作溫度約為600至700℃不需重組器

  • 廢熱可回收再使用,發電效率高適合於中央集中型發電廠。

  • 價格較低 


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融碳酸鹽燃料電池的缺點

  • 操作溫度高導致電極容易腐蝕而減低使用壽命


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固態氧化物燃料電池(SOFC)


Solid oxide fuel cell

固態氧化物燃料電池的優點Solid oxide fuel cell

  • 電解質為氧化鋯,含有少量的氧化鈣與氧化釔

  • 電池之操作溫度約為1000℃,穩定度較高,不需要觸媒重組器。

  • 燃料廢熱可回收再利用

  • 使用於中規模發電機組。

  • 可忍受較多的硫化物

  • 不受CO影響

  • 價格較低


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固態氧化物燃料電池的缺點

  • 操作溫度高導致電池啟動慢,需要更多的保溫設備以維持電池高溫

  • 不適用於交通工具與隨身攜帶


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