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  1. 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

  2. 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。

  3. 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。

  4. 理論探討

  5. 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(PolymerElectrolyteFuel Cell, PEFC; Solid PolymerElectrolyte Fuel Cell, SPEFC; 或ProtonExchange Membrane Fuel Cell, PEMFC )

  6. (3)磷酸燃料電池(Phosphoric Acid Fuel Cell, PAFC) (4)熔融碳酸鹽燃料電池(MoltenCarbonateFuel Cell, MCFC) (5)固態氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)

  7. 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)

  8. 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。

  9. 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。

  10. 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Ni-YSZ 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。

  11. 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

  12. 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。

  13. 參考資料 • http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%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=1005022305730 • http://www.epochtimes.com/b5/6/12/4/n1544048.htm • http://www.che.yuntech.edu.tw/Functional%20polymer%20La/fuel%20cell%20good%20point.htm