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質子交換燃料電池 報告組別：第六組 1.燃料電池之發展迫切性 2.人類的新希望-燃料電池 3.何謂質子交換燃料電池 4.原理 5.發展歷史 6.目前的應用及發展 燃料電池之發展迫切性 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，人類的生存會出現危機。 目前對於電能取得的方式有很多種，這些發電的方式各有不同的缺點。 水力和風力發電受地形 的限制， 火力發電有環境污染和溫室效應問題， 太陽能發電在能量的轉換、應用上的效率和技術層面上都尚待突破。 核能有安全上的顧慮和核廢料處置 上的問題，使得它在應用上存在著許多爭議。 再加上這些都是集中式的發電系統，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電系統，在無法正常運作時，會影響到數量龐大的用電戶。 所以，具有低污染、低噪音、免充電、高效率、壽命長、適用範圍廣和可以分散式供電的燃料電池 （fuel cell），在國際上已成為爭相研發的重點科技，儼然是明日之星。 何謂質子交換燃料電池 燃料電池（Fuel Cell），是一種發電裝置，但不像一般充電池一樣用完就丟棄，也不像充電電池一樣，用完須繼續充電，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」，其之所以被歸類為新能源 何謂質子交換燃料電池 原理 質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。 陰陽兩極，除碳粉外也包含白金粉末，以達最佳催化作用。 陽極：　氫分子氣體輸至多孔之陽極後，經過質傳到達陽極，於催化下分解反應： H2→2H++2e- 　　電子由陽極導至外接電路，形成電流。而氫離子也由陽極端，透過可導離子性質（電子絕緣體）之高分子薄膜電解質，抵達陰極。 陰極：　　空氣輸至陰極，氧氣分子質傳至陰極，與電子及氫離子起電化反應，而產生水及1.229伏特之電壓。反應如下： O2+4H++4e-→2H2O 原理 發展歷史 燃料電池的歷史可以追朔到1839年，由英國法官威廉葛洛夫(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。 隨著1970年代出現的能源危機，以及1980年代以來高漲的環保意識，燃料電池開始被人考慮應用於地面上，作為現 場型或分散型電廠，以提昇能源使用效率及減輕環境的負擔。 最近因為不同型式的燃料電池被開發出來，不但提昇了燃料電池的發電性能，也拓展了燃料電池的應用 領域，小自行動電話、筆記型電腦，大到太空梭、發電廠，都有燃料電池發展的空間，將成為氫能利用技術重要的一環。 目前的應用及發展 日本正大力投入甲醇燃料電動車的開發，也已經開始生產試驗用的電動車或電動機車。 美國，已有使用燃料電 池的小客車和巴士進行示範運行。 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，也都在積極研發燃料電池電動車，包括豐田、馬自達、日產、本田、福特、克萊斯勒、歐寶等，這些車廠使用的燃料包括液態氫、壓縮氫氣、甲醇及金屬儲氫等。 目前的應用及發展 下圖為現今已有的實體產品燃料電池，由 $ony公司研發 相關規格：這顆迷你燃料電池只有50x30x10mm立方，它結合了鋰聚合物電池、燃料電池和控制電路，並以甲醇做為燃料。幫浦調節燃料補給，以供應裝置的電力需求。 根據＄ony的說法，10ml甲醇可以提供手機上將近5V500mA/17小時，對於這麼小顆的燃料電池來說，是非常了不起的事情。 報告完畢 ( 謝謝大家 ) * * * * * * * *