《燃料电池》word版

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1、燃料電池組員：康碩倫、周韋廷、胡家豪德霖技術學院機械工程系日四技0941指導老師：王岱淇老師摘要質子交換膜燃料電池，除了具有潔淨無汙染、能量轉化效率高等燃料電池的一般特外，還具備接近常溫操作以及起動迅速的特性，但是由於水、熱管理以及氣體傳輸等問題，使質子交換膜燃料電池的性能難以提升，流道板的設計對於燃料電池的性能亦有顯著之影響。本研究目的在於比較不同流道板之流道設計，對於燃料電池性能影響。以傳統式蛇型流道與交叉式直流道，探討不同流道對於電池效能之影響與二種流道板之優缺點分析。研究結果顯示，蛇行流道板的效能優於直行流道板，原因為直行本身設計不當造成電池無法正常運

2、作，因此本研究之直行流道板需要重新設計與探討，以取得更好的結果。62前言在能源短缺的時代，可替代能源種類如力、水力、風力、太陽能，燃料電池等等，其中以燃料電池最為突出，燃料電池擁有高效率、噪音低、污染低、進料廣等優點，相較於其他近代之替代能源而有過之則無不及，相傳燃料電池的起源於1839年Grove的「氣體電池(gasvoltaicbattery)」實驗，然而比較嚴謹的說法應該是Schonbein在1838年首度發現了燃料電池的電化學效應，而第二年Grove發明了燃料電池。在Schonbein寫給英國學者M.Faraday信中曾提到，他在家中洗衣間所建立的實驗

3、裝置可以不需要像電池一樣進行化學充電而直接產生電流。隔年(1839)一月，在PhilosphicalMagazine的幾篇報導中再次提到前述之實驗結果，內容強調氫氣與白金電極上的氯氣或氧氣所進行的化學反應過程中能夠產生電流，Schonbein將這種現像解釋為極化效應(Polarisationeffect)，這便是後來被稱作燃料電池的起源。燃料電池的種類有鹼性燃料電池、磷酸燃料電池(phosphoricacidfuelcell，PAFC)、質子交換膜燃料電池、熔融碳酸燃料電池(moltencarbonatefuelcell，MCFC)、固態氧化物燃料電池(sol

4、idoxidefuelcell，SOFC)等五種不同電解質的燃料電池；若依照其操作溫度範圍不同，一般將鹼性燃料電池、質子交換膜燃料電池歸為低溫型燃料電池，而磷酸燃料電池(phosphoricacidfuelcell，PAFC)則為中溫型燃料電池，而熔融碳酸燃料電池(moltencarbonatefuelcell，MCFC)、固態氧化物燃料電池(solidoxidefuelcell，SOFC)則屬於高溫型燃料電池。磷酸燃料電池(phosphoricacidfuelcell，PAFC)的用途於以靜置型分散發電站與現場型熱電共生發電站為主。由於磷酸燃料電池用於分散電

5、站的可靠度高，可作為不間斷電源應用，其發電效率達40％，熱電合併系統的效率更可以達到60～70％。全世界主要的進行PAFC開發、製造與生產的廠商有美國的UTCFuelCells以及日本的FujiElectric、Toshiba、MitsubishiElectric等；熔融碳酸燃料電池已經屬於成熟技術，然而MCFC的壽命仍然存在著問題，為了使熔融碳酸燃料電池商業化運轉，MCFC的壽命必須進一步的延長才行；固態氧化物燃料電池(solidoxidefuelcell，SOFC)的開發仍以美國、日本與歐州等先進國家為主，目前大部份仍處於研發階段，尚未有正式商業化產品上市

6、，SOFC產品的應用範圍相當廣泛，大至公共事業用小至可攜式或移動電力等，現階段則以靜置型的商業用電力、工業用熱電合併系統、以及小型電力市場前景較為看好；鹼性燃料電池在1960至1970年代便已成功地應用在航太飛行，而目前用在太空梭上的AFC它的機械結構越來越簡化，然而AFC在地面上的應用則是面臨二氧化碳與電解質的問題，作為電解質隔膜的石綿也是一項嚴重的問題，由於對人體健康有重大的危害，有些國家已經禁止使用石綿，以上因素使的目前鹼性燃料電池的使用率相當低。直接甲醇燃料電池(directmethanolfuelcell，DMFC)，目前大部份的DMFC廠商的研發產

7、品集中於可攜式或手持式電子產品電力，例如，Motorola、Toshiba、MTIMicro、Medis、PolyFuel等，或者是多功能可攜式電力，例如，SmartFuelCell。事實上，許多國際級3C大廠，例如日立、SONY、NEC、三星等公司都在積極開發DMFC作為新一代可攜式電子產品；質子交換膜燃料電池(PEMFC，protonexchangemembranefuelcell)的電解質是一種固態高分子聚合物，所以又稱作高分子電解質燃料電池(polymerelectrolytefuelcell，PEFC)，或者固態高分子燃料電池(solidpolyme

8、rfuelcell，SPFC)62。P