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![]() 燃料電池有多種的分類方式,如以燃料電池之電解質(electrolyte)來區分,它可分為下列五種:
(1) 高分子膜燃料電池(Polymer Electrolyte Fuel Cell, PEFC; Solid Polymer Electrolyte Fuel Cell, SPEFC; 或Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC) (2) 鹼性燃料電池(Alkaline Fuel Cell, AFC) (3) 磷酸燃料電池(Phosphoric Acid Fuel Cell, PAFC) (4) 熔融碳酸鹽燃料電池(Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC) (5) 固態氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC) 若以溫度分類,PEMFC(80-100oC),AFC(60-220oC)及PAFC(180-200oC)屬於低溫型。MCFC(650oC)屬於中溫型,而SOFC(1200oC)則是高溫型。其中,尚有直接甲醇燃料電池( Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)及金屬-空氣混合型電池等。 直接甲醇燃料電池(Temp=室溫~90℃)-質子交換複合膜研發及質子交換複合膜膜電極組。 簡單的陽、陰極反應式為 陽極 CH3OH + H2O = CO2 + 6H+ + 6e- 陰極 3/2O2 + 6H+ + 6e- = 3H2O 全反應式為 CH3OH + 3/2O2 = CO2 +3H2O 反應原理與氫燃料電池相同,都是利用陽、陰極反應彼此間的電位差,使反應能持續進行。 燃料電池的反應均需要觸媒加速反應進行,方能克服反應的位能障礙。一般陽、陰極使用的觸媒均為白金(Pt, Platinum),因為相較於其他金屬,Pt具有較佳的催化效果,以及其在酸性環境與持續催化的過程中,穩定性良好。然而因為陽極反應過程中,會產生中間物一氧化碳(CO),其極易吸附於觸媒表面,會降低觸媒的可反應面積,不利反應進行,這個現象稱為毒化現象(Poisoning);因此,科學家在Pt中添加銣(Ru),藉由Ru氧化水分子,產生OH離子,OH離子有助於CO氧化成CO2自觸媒表面脫附。 甲醇燃料電池主要結構可分為集電板、擴散層、觸媒層與高分子電解薄膜 集電板 : 作用為導引陽極反應產生的電子至陰極,常用材質為石墨、金屬。 擴散層 : 作用為固定觸媒層於高分子電解質薄膜上,常用材料為有孔隙之碳紙 (布)。 觸媒層 : 作用如上述提及,常用為附著於奈米碳載體上的金屬觸媒顆粒 高分子電解質薄膜 : 基本與氫燃料電池相同,然而因為甲醇燃料電池會遇到其他問題(穿透現象,Crossover),因此會做部分改質的處理。 一般人要在家裡製作並不簡單,主要困難處在於MEA(Membrane Electrode Assembly)的製作,因為從觸媒的製作、觸媒漿料的製作與塗附、擴散層/觸媒層/高分子電解質薄膜的熱壓,都有其技巧存在,這也是各實驗單位與業界的機密。若要自行製作,建議可直接購買商用的MEA,接著只要配合燃料電池的基本三明治結構即可,陽極端放置甲醇(濃度不宜過高,個人建議1~3M均可),陰極端只要接觸空氣即可。另外,可先購買教學用甲醇燃料電池自行研究其構造,這也是一個方法。 |
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#13 (permalink) | |
長老會員
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![]() 引用:
好文章! 謝謝告知... |
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