燃料电池(質子交換膜燃料電池).ppt

燃料電池質子交換膜燃料電池,學生吳忠信M9746215老師蘇順發教授,大綱,1.前言2.內容3.質子交換電池簡介4.結論,前言,1.燃料電池的起源十九世紀初的C.F.Schonbein博士1838年發現了燃料電池的電學反應，Grove爵士1839年發明了燃料電池。因Schonbein博士發現實驗裝置不需充電即可產生電流，將這種現象稱為「極化效應」，也就是燃料電池的基礎。隨後Grove爵士逆推水的電解過程，創造出世上第一個燃料電池，當時稱之為「氣體電池」。2.1889年，由L.Mond和C.Langer提出「燃料電池」的概念。利用不導電多孔材料浸在含電解質溶液中造出似現代的燃料電池，接著利用空氣及工業煤氣分別取代氧氣與氫氣製成第一個實用化的燃料電池裝置。,何謂燃料電池,燃料電池（FuelCell）），是一種發電裝置，是繼續添加燃料以維持其電力，只要不斷地供應燃料，就會持續地輸出電力。其所需的燃料是「氫」、甲醇、乙醇、天然氣或其他的碳氫化合物，氧化劑則可以用空氣中的氧，而副產物是熱、純水或較少量的二氧化碳，之所以被歸類為新能源，原因就在此。,燃料電池種類,可分為質子交換膜燃料電池（protonexchangemembranefuelcell，PEMFC）、鹼性燃料電池（alkalinefuelcell，AFC）、磷酸燃料電池（phosphoricacidfuelcell，PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（moltencarbonatefuelcell，MCFC）固態氧化物燃料電池（solidoxidefuelcell，SOFC）。,燃料電池優缺點,1.優點「低污染」、「低噪音」、「用途廣」、「高效率」、「免充電」、「進料多」2.缺點「反應及穩定性不一」、「成本高」,運作原理,電池有陰陽兩個電極，分別充滿電解液，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。經催化劑的作用，使得陽極的氫原子分解成兩個氫質（proton）與兩個電子（electron），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。,質子交換膜燃料電池,,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。燃料電池所使用的「氫」燃料可以來自於任何的碳氫化合物，例如天然氣、甲醇、乙醇酒精、水的電解、沼氣等等。由於燃料電池是經由利用氫及氧的化學反應，產生電流及水，不但完全無污染，也避免了傳統電池充電耗時的問題，是目前最具發展前景的新能源方式,質子交換膜型氫氧燃料電池的結構,基本比較,ＦＣ比較,應用,1.質子交換膜燃料電池未來的設計主要應用在電動汽車、電動機車、電動腳踏車及電動工具機的電池組中。2.電動汽車的製造商包括福特、本田與戴姆樂─克萊斯勒等主要汽車公司，都已陸續開發出原型機，然而短期內燃料電池電動汽車，要取代現有使用石化燃料的汽車，困難度仍相當高，主要原因為製造成本過高。故中程計畫以油電混合的電動汽車較為可行，而長程規畫則以純燃料電池電動汽車為主。3.至於電動機車的主要市場在亞洲，包括台灣、中國大陸、泰國與菲律賓等，早期搭配傳統的鉛酸電池作為動力來源，然而由於電池性能與續航力不足、車身過重、充電站不普遍及價格昂貴等缺點，使得該類型電動機車失去競爭優勢。,結論,在新的能源時代中，氫能的使用與燃料電池的技術都是注目的焦點，氫能的發展製氫上面已有一定的技術，在儲氫、運送氫氣上面也有一定的技術困難需要突破；而燃料電池的發展上，也是在初開始的階段，在技術的發展上有著無限的可能，如同與太陽能結合等；而在不同的燃料電池，如PEMFC能快速啟動且可於常溫操作，但是其成本太高和燃料的供應是目前最急需克服的難題。,參考文獻,1.開創台灣FuelCell產業發展的新契機,2001國際燃料電池研討會2.左峻德，燃料電池之特性與運用，2001年3.衣寶廉，燃料電池－高效、環保的發電方式，2003年4.科學發展2003年7月，367期。楊志忠、林頌恩、韋文誠台灣大學材料科學與工程學系,謝謝您的聆聽,