53碱性燃料电池之电极.PPT

Chapter 5 Alkaline Electrolyte Fuel Cells 5.1 歷史背景與總覽 鹼性燃料電池最早於1902年出現在美國專利上。 直至1940年代及1950年代由劍橋的F.T.Bacon證實其有效功率。 1969年成功應用於Apollo任務中搭載人類至月球。 AFC之反應方程式 鹼性燃料電池主要優點 比起酸性電解質燃料電池，鹼性燃料電池陰極的活化過電壓較小。 可以使用非貴金屬材料作電極。 不需仰賴國外進口原料。 AFC之電解質 AFC之電解質為鹼性溶液，一般為KOH或NaOH，因為其 具有以下優點: 成本較低 高溶解度 腐蝕性較低 5.2 鹼性燃料電池的形式 鹼性燃料電池的形式分為三類: 移動式電解質 固定式電解質 液化燃料鹼性燃料電池 移動式電解質 反應方程式: 缺點: 在電解質周圍需要額外的設備，如pump。 流體具腐蝕性。 管道容易發生洩漏。 移動式電解質的優點 循環的電解質可對燃料電池提供冷卻系統。 電解質會持續流動以避免濃度過高而導致凝固。 維持陽極的濃度。 當電解質過稀時，可容易的添加新溶液。 固定式電解質 優點: 電解質處不需要pump。 沒有內部‘短路’的問題。 液化燃料鹼性燃料電池 此類燃料電池理想的燃料為聯胺(hydrazine)。 具有成本低、小型化、簡單及容易補充等優點。 缺點為聯胺有毒、致癌且具爆炸性。 此類液化燃料也可以甲醇替代，以下為甲醇陽極半反應式: 5.3 鹼性燃料電池之電極 鹼性燃料電池之電極分以下三種: 鎳粉末燒結(Sintered nickel powder) Raney metals 滾製電極(Rolled electrodes) 5.4 操作壓力及溫度 5.5 問題及發展 AFC目前應用率較低，主要是因為二氧化碳與氫氧離子反應生成碳酸鹽，其影響有以下幾項: 濃度減少，陽極反應率降低。 黏滯力增加，擴散率減少，降低電流極限及增加質傳損失。 碳酸鹽溶解度降低，最後形成沉澱阻塞住電極細孔。 4. 氧氣溶解度減少，陰極活化損失增加。 5. 電解質傳導性減少，歐姆損失增加。 6. 電極性能可能會降低。 * * 陽極半反應方程式: 陰極半反應方程式: 兩種不同功率的AFC實例圖 鹼性燃料電池示意圖(移動式) 鹼性燃料電池示意圖(固定式) 利用滾壓方式製作電極 不同KOH溶液濃度對於蒸氣壓力與溫度之關係圖 * * *