質(zhì)子交換燃料電池

質(zhì)子交換燃料電池報告組別：第六組1.燃料電池之發(fā)展迫切性2.人類的新希望-燃料電池3.何謂質(zhì)子交換燃料電池4.原理5.發(fā)展歷史6.目前的應(yīng)用及發(fā)展燃料電池之發(fā)展迫切性地球有限的化石能源日益枯竭。將來如果沒有新型的替代能源，人類的生存會出現(xiàn)危機(jī)。目前對於電能取得的方式有很多種，這些發(fā)電的方式各有不同的缺點。水力和風(fēng)力發(fā)電受地形的限制，火力發(fā)電有環(huán)境污染和溫室效應(yīng)問題，太陽能發(fā)電在能量的轉(zhuǎn)換、應(yīng)用上的效率和技術(shù)層面上都尚待突破。核能有安全上的顧慮和核廢料處置上的問題，使得它在應(yīng)用上存在著許多爭議。再加上這些都是集中式的發(fā)電系統(tǒng)，長程的電力傳輸也會造成大量的電力損耗。而且這一類集中式的發(fā)電系統(tǒng)，在無法正常運作時，會影響到數(shù)量龐大的用電戶。

所以，具有低污染、低噪音、免充電、高效率、壽命長、適用範(fàn)圍廣和可以分散式供電的燃料電池（fuelcell），在國際上已成為爭相研發(fā)的重點科技，儼然是明日之星。

何謂質(zhì)子交換燃料電池燃料電池（FuelCell），是一種發(fā)電裝置，但不像一般充電池一樣用完就丟棄，也不像充電電池一樣，用完須繼續(xù)充電，燃料電池正如其名，是繼續(xù)添加燃料以維持其電力，所需的燃料是「氫」，其之所以被歸類為新能源何謂質(zhì)子交換燃料電池原理質(zhì)子燃料電池之基本原理：它的基本原件是兩個電極夾著一層高分子薄膜之電解質(zhì)。陰陽兩極，除碳粉外也包含白金粉末，以達(dá)最佳催化作用。陽極：

氫分子氣體輸至多孔之陽極後，經(jīng)過質(zhì)傳到達(dá)陽極，於催化下分解反應(yīng)：

H2→2H++2e-

電子由陽極導(dǎo)至外接電路，形成電流。而氫離子也由陽極端，透過可導(dǎo)離子性質(zhì)（電子絕緣體）之高分子薄膜電解質(zhì)，抵達(dá)陰極。

陰極：

空氣輸至陰極，氧氣分子質(zhì)傳至陰極，與電子及氫離子起電化反應(yīng)，而產(chǎn)生水及1.229伏特之電壓。反應(yīng)如下：

O2+4H++4e-→2H2O原理發(fā)展歷史燃料電池的歷史可以追朔到1839年，由英國法官威廉葛洛夫(WilliamGrove)在一項業(yè)餘的實驗中神奇的發(fā)現(xiàn)了燃料電池的發(fā)電原理，但當(dāng)時因為電極材料問題，使這項發(fā)明未受重視。直到1959年由另一位英國人法蘭西斯培根(FrancisT.Bacon)製作出一個5kW的燃料電池組，能夠推動電銲機(jī)、電鋸、及堆高機(jī)，使這項技術(shù)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(yīng)用在太空科技上，成為太空梭的電力供應(yīng)系統(tǒng)；因為燃料電池的副產(chǎn)物是純淨(jìng)的水，故也成為太空人飲水用的維生系統(tǒng)。

隨著1970年代出現(xiàn)的能源危機(jī)，以及1980年代以來高漲的環(huán)保意識，燃料電池開始被人考慮應(yīng)用於地面上，作為現(xiàn)場型或分散型電廠，以提昇能源使用效率及減輕環(huán)境的負(fù)擔(dān)。最近因為不同型式的燃料電池被開發(fā)出來，不但提昇了燃料電池的發(fā)電性能，也拓展了燃料電池的應(yīng)用領(lǐng)域，小自行動電話、筆記型電腦，大到太空梭、發(fā)電廠，都有燃料電池發(fā)展的空間，將成為氫能利用技術(shù)重要的一環(huán)。目前的應(yīng)用及發(fā)展日本正大力投入甲醇燃料電動車的開發(fā)，也已經(jīng)開始生產(chǎn)試驗用的電動車或電動機(jī)車。美國，已有使用燃料電池的小客車和巴士進(jìn)行示範(fàn)運行。歐盟的燃料電池電動車，計劃在2005年推出。世界各大汽車製造廠，也都在積極研發(fā)燃料電池電動車，包括豐田、馬自達(dá)、日產(chǎn)、本田、福特、克萊斯勒、歐寶等，這些車廠使用的燃料包括液態(tài)氫、壓縮氫氣、甲醇及金屬儲氫等。目前的應(yīng)用及發(fā)展下圖為現(xiàn)今已有的實體產(chǎn)品燃料電池，由$ony公司研發(fā)相關(guān)規(guī)格：這顆迷你燃料電池只有50x30x10mm立方，它結(jié)合了鋰聚合物電池、燃料電池和控制電路，並以甲醇做為燃料。幫浦調(diào)節(jié)燃料補(bǔ)給，以供應(yīng)裝置的電力需求。