质子交换燃料电池

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（fuelcell），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（FuelCell），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(WilliamGrove)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(FrancisT.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。