質子交換膜燃料電池結構 - 生活

By Lauren
at 2008-02-03T00:00

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如題
我需要質子交換膜燃料電池結構的"圖片"
最好是ㄧ層ㄧ層的這樣
還要附上圖片來源因為是做小論文要用的
嗯哼就這樣多謝啦

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By Gilbert
at 2008-02-07T02:59

圖片參考：http://www.tfci.org.tw/images/banner.jpg
質子交換膜燃料電池發電原理為氫氣經由氣體流道進入電池組，經由擴散層，與觸媒層中之白金觸媒作用後，氧化為氫離子並釋出電子。以上為陽極之電化學半反應。此半反應的兩種產物（氫離子及電子），再以兩種不同方式輸送至陰極。氫離子受到電滲透力驅策，以一個氫離子伴隨數個水分子的方式，經由電解質層（質子交換膜）輸送至陰極觸媒層。電子則因電位差的緣故，經由導電層在外電路作功之後輸送至陰極觸媒層。氫離子、電子、加上由陰極氣體流道輸送來的氧氣，藉由陰極觸媒層的白金催化，進行陰極半反應而產生水。總反應為氫氣和氧氣反應，產生
水及電力和熱。理論可逆電壓為1.234伏特，但因為過電位及內電阻使得其一般的工作電位約為0.7伏特左右。其中，陰極半反應之反應速率為陽極半反應之一萬倍。反應速率決定步驟(rate determined step)在陰極的半反應。下列為陰陽極之半反應及總反應式。
陽極半反應 H2a2H++2e
陰極半反應 2H++1/2O2+2eaH2O
總反應 H2+1/2O2aH2O ΔE=1.234V(實際0.6~0.7V)
燃料電池優缺點
低污染－燃料電池比一般發電方式更為清潔，若用氫氣作為燃料，其排放物是可供飲用的水和可以利用的熱能。
高效率－因為燃料電池直接將燃料中的化學能轉換成電能，故不受卡諾循環的限制。
低噪音－發電主體不含迴轉機件時則無噪音問題，若需散熱則有風扇的雜音。
用途多－燃料電池所能提供的電力範圍廣泛(1W~1000MW)，因此可應用的產品也多。
免充電－一般電池係將能源貯藏於電池本體中，待用完後即需捨棄或重新充電，以恢復電力。燃料電池的能源是由燃料中的化學能所提供，不含在電池本體結構中，因此只要燃料源源不絕的供應，燃料電池便可以不停的發電。
進料廣－只要含有氫原子的化石能源如天然氣、石油、煤炭等氣化產物，或是沼氣、酒精、甲醇等，都可作為燃料電池的能源進料。加上利用高壓鋼瓶或金屬氫化物等儲氫材料製成的儲氫卡匣成為燃料電池電力組，可取代一般的蓄電池使用
圖片參考：http://idic.tier.org.tw/TFCF/images/edu6-9-1.gif
流道設計對質子交換膜燃料電池性能影響之研究 ... with Baffle)的質子交換膜燃料電池內部電質傳現象。此外藉由改變陰極入口氣體流量, ... 質子交換膜燃料電池因其具有低溫操作與高功效密度的特性,故適用於車輛運輸工具及小型家用發電系統。 ...www.me.hfu.edu.tw/course/STUPAPER/ 94/94-2.pdf 以上這篇是華梵大學研究報告有電池結構的"圖片"
ct.tcgs.tc.edu.tw/resource/燃料電池理論與技術

By Lucy
at 2008-02-04T00:50

Proton Exchange Membrane Fuel Cell(PEMFC)質子交換薄膜燃料電池，是以一薄片以及具有可滲透性的高分子來做為電解質，操作溫度約為80 oC，電池兩極的催化劑用都的是白金，氫氣在陽極被奪去電子成為氫離子(質子)並擴散過這個多孔的膜到陰極，電子從外部迴路回來後在陰極和氧氣及質子結合產生水。PEMFC的效率約為45~50%，在裝置外還有一個轉化器把像是甲醇還有汽油提煉出氫氣來利用。PEMFC具有可在室溫下快速啟動、也沒有電解質會流失的問題，使用壽命也長，為目前最受注目的燃料電池類型。質子交換膜技術在早期在NASA 的雙子星太空計畫中使用，其主要目標是為阿波羅太空船測試設備和程式，並且持續多達14天的任務包括燃料電池的操作的試驗。General electric這家公司研究所設計的PEMFC雀屏中選為雙子星太空船的能源系統，但是他們代號為PB2電池卻不斷遭遇到技術上的困難，像是氧氣穿透高分子膜等。

2008-02-03 22:42:41 補充：
目標與瓶頸其實是具有密切關係的，因為有目標的確立，才會有瓶頸的遭遇；能突破瓶頸，自然就能向目標邁進。燃料電池的發展也是如此，現階段的瓶頸，幾乎都是邁向研發目標的困境，舉例如下：小型、輕量化：這是DMFC用在攜帶式電子產品上的最重要訴求，雖然本體的微型化可以辦到，但是燃料瓶的縮小化卻是一個大問題。是否能夠將現有的DMFC作的更小，是個值得挑戰的方向。
　　燃料供應多樣化：DMFC所使用的燃料(甲醇)本身沒有什麼使用上的問題，但是為了避免臨時無法取得甲醇，仍需要尋找一些可以替代用的燃料。　
2008-02-03 22:43:20 補充：
結構簡化：與小型化的訴求相同，燃料電池的許多外加裝置是研發者希望盡可能簡化的目標之一。如加濕器，希望能改為電池內部加濕；散熱器則是希望能夠使其自然散熱。諸如此類的改良，都是希望能夠研發出更小型化的燃料電池。
　　成本：這是所有燃料電池共同的問題，因為成本是決定產品能否量產化的重要關鍵，雖然燃料電池的產品擁有許多的優點，但是價格的昂貴常使一個產品不易量產；加上難以尋得替代現有裝置的新材料，所以難以降低價格。因此，與材料研發進行配合，積極尋找替代的材料，是當下的重點之一。
2008-02-03 22:43:38 補充：
燃料的儲存：以PEMFC為例，因為使用的是氣態的氫氣作為燃料，要如何儲存足夠的燃料在車上就是一個問題。雖然有提出加氫站的構想，但是氫氣本身是一種易燃的氣體，無論是儲存在車上或是加氫站，都有極高的危險性。而使用高壓儲存或是低溫將氫氣液化都不適用於車輛上，目前唯一個方法只能使用奈米碳管或是儲氫合金來安全的儲存氫氣，但是這一方面的技術仍不算成熟，所以仍需要一個較完善的儲存方法，才能兼顧安全與燃料承載量。
　　耐用性：如DMFC的白金觸媒在反應過程中容易遭到一氧化碳的毒化、PEMFC的交換膜有使用的限制等問題，都考驗著燃料電池的耐用性，如何將之排除，使燃料電池的耐用性更高，是一項重要課題。

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