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未 來 的 綠 色 能 源 燃 料 電 池

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未 來 的 綠 色 能 源 燃 料 電 池 - PowerPoint PPT Presentation


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數位一 S09655005 尤仁傑 數位一 S09655027 黃柏齊. 未 來 的 綠 色 能 源 燃 料 電 池. 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

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Presentation Transcript
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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。

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燃 料 電 池 ~ 背景
  • 燃料電池的歷史可以追朔到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。

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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。

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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 )
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。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。鹼性燃料電池(AFC)(Alkaline Fuel Cell )
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。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。質子交換膜燃料電(PEMFC)(Proton Exchange Membrane)
pafc phosphoric acid fuel cell
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

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組。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組。固態氧化物燃料電池(SOFC )(Solid Oxide Fuel Cell)
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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。

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低 污 染

低 噪 音

免 充 電

高 效 率

用 途 多

進 料 廣

燃 料 電 池 優 點
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效 率 高

燃料電池的能量轉換效率非常高,它是利用輸

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%。

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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。

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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

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參 考 資 料
  • 高 中 化 學 講 義
  • http://www.tfci.org.tw/
  • http://designer.mech.yzu.edu.tw/article/articles/design/(2005-04-28)%20%A9T%BAA%AE%F1%A4%C6%AA%AB%BFU%AE%C6%B9q%A6%C0%B1M%A7Q%C0%CB%AF%C1%BBP%A4%C0%AAR%B3%F8%A7i.asp
  • http://idic.tier.org.tw/TFCF/data/name/name_1_6_8.htm