綠能知識:燃料電池

發佈日期: 2014 年 04 月 22 日 17:36 | 作者: | 分類: 綠能知識

燃料電池(Fuel cell)是一種主要透過氧或其他氧化劑進行氧化還原反應,把燃料中的化學能轉換成電能的電池。而最常見的燃料為氫,一些碳氫化合物例如天然氣和醇如甲烷等有時亦會作燃料使用。燃料電池有別于原電池,因為需要穏定的氧和燃料來源,以確保其運作供電。此電池的優點是可以提供不間斷的穩定電力,直至燃料耗盡。

1839年,英國物理學家威廉•葛洛夫製作了首個燃料電池。而首次燃料電池的應用就在美國國家航空航天局1960年代的太空任務當中,為探測器、人造衛星和太空艙提供電力。從此以後,燃料電池就開始被廣泛使用在工業、住屋、交通等方面,作為基本或後備供電裝置。

燃料電池原理

現今生活中存在多種燃料電池,但它們運作原理基本上大致相同,必定包含一個陽極,一個陰極以及電解質讓電荷通過電池兩極。電子由陽極傳至陰極產生直流電,形成完整電路。各種燃料電池是基於使用不同的電解質以及電池大小而分類的,因此電池種類變得更多元化,用途亦更廣泛。由於以個體燃料電池計,單一顆電池只能輸出相對較小的電壓,大約0.7V,所以燃料電池多以串連或一組的分式製造,以增加電壓,配合應用需求。

另一方面,燃料電池產電後會產生水與熱,基於不同的燃料使用,有可能產生極少量二氧化氮和其他物質,對環境的污染比原電池少,是一種綠色能源。燃料電池的能量效率通常為40-60%之間;如果廢熱被捕獲使用,其熱電聯產的能量效率可高達85%。

燃料電池的市場正在增長,並且派克研究公司(Pike Research)估計,到2020年固定式燃料電池市場規模將達到50 GW。

燃料電池的應用

固定燃料電池被用於商業、 工業及住宅主要和備份能發電。燃料電池是作為動力源在遠端位置,如航太器、 遠端氣象站、 大型公園、 通訊中心、 農村處地點,包括研究站和某些軍事應用程式中非常重要。運行簡單且輕量的氫-氧燃料電池系統,沒有重大的部件需要移動。由於燃料電池沒有移動部件,而且發電不涉及燃燒,在理想的情況他們可以實現起來,具 99.9999%的可靠性。相當於六年產電運行其當中有不多於一分鐘的停機時間。因為燃料電池的電解槽系統本身,不存儲燃料,而是依賴於外部存儲單元,他們可以成功應用在大型能源存儲中,設置農村地區是一個例子。

燃料電池的種類有:質子交換膜燃料電池、高溫燃料電池、鹼性燃料電池 (AFC)等。種主要燃料電池的比較

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