低溫型燃料電池
質子交換膜燃料電池
質子交換膜燃料電池工作原理圖 陽極反應： 陰極反應： 總反應：
PEMFC單電池及電池堆 PEMFC單電池 PEMFC電池堆
1.2 kW質子交換膜燃料電池 1.5kW質子交換膜燃料電池
壽命長、功率密度高、可用空氣作氧化劑、啟動快、可在室溫常壓下工作 質子交換膜燃料電池 (Proton Exchange Membrane Fuel Cell ， PEMFC) 材料 PEMFC 電解質 高分子 作用離子 氧化劑 空氣、氧氣 工作溫度 30-80℃ 可用燃料 天然氣、甲醇 優點 壽命長、功率密度高、可用空氣作氧化劑、啟動快、可在室溫常壓下工作 缺點 對CO非常敏感、成本高 用途 家庭用、車用、可移動式電源
質子交換膜 質子交換膜(proton exchange membrane)之功用： 固態電解質（electrolyte），提供質子通道 隔絕反應氣體流通 傳遞水 質子交換膜之特性： 高質子傳導率與低氣體滲透率 高熱穩定性與化學穩定性 高含水性 具一定機械強度 電子絕緣性
質子交換膜 質子交換膜是PEMFC之核心元件，其性能優劣對燃料電 池性能影響極大。 水對質子交換膜操作之影響： 過乾：質子傳導率降低，因此必須濕潤。 過濕：膜易變形，過多水份將影響反應氣體擴散。 厚度約在25μm～200μm。 商業化質子交換膜： 杜邦（DuPont）發展之全氟型聚合物Nafion117。 Dow、Gore、日本Asashi、加拿大Ballard皆有生產 商用質子交換膜。
質子交換膜技術研發方向 降低厚度 成本降低 提高膜材之操作溫度 降低膜材對反應物分子的通透性
觸媒層 觸媒層（catalyst layer）： 鉑（Pt）是目前氫氧化與氧還原最佳的催化劑。 PEMFC使用之Pt含量由80年代之10mg/cm2已降至約 0.1mg/cm2之量階。 一般製作，將鉑混合碳黑及添加劑，形成漿料，再將漿 料塗佈在質子交換膜上，塗佈厚度約在5μm～40μm。 亦有將觸媒塗佈在電極上。 目前觸媒層之發展已經分別在陰極與陽極使用不同之觸媒， 依普遍認知，陰極使用鉑，陽極使用鉑銠 (PtRu) 合金， 主要原因為避免鉑受到一氧化碳毒化問題。 氫氧化 氧還原
氣體擴散層 氣體擴散層（GDL，Gas Diffusion Layer）功用為： 將電流傳導至雙極板。 協助氣體擴散至觸媒表面。 電流 氣體擴散層材質之特性： 導電性材質。 多孔性材質。 疏水性（hydrophobic）材質，便於水管理。 目前氣體擴散層材料多使用碳布（carbon cloth）或 碳紙（carbon paper）。 厚度在200μm～500μm間。 電流 氣體擴散 導電性 多孔性 疏水性
其他組件：氣封墊片 目前使用較多的是矽橡膠材料，因其彈性佳，密封 性高且價格較便宜。而且以熱塑性 (thermoplastic)矽橡膠更加容易配合量產化製程。 矽橡膠
其他組件：端板與集電板 集電板 端板
直接甲醇燃料電池
直接甲醇燃料電池可提供無電網環境電力直接供應 的便利性，甲醇燃料攜帶方便且能量密度高，適合 戶外無電網環境使用，DMFC系統可作為個人隨身可 攜之發電機，透過甲醇燃料補充，提供個人或群組 所需之備用電力，解決即時電力需求的窘境。
直接甲醇燃料電池
直接甲醇燃料電池與太陽能電池混合式移動電源 小型直接甲醇燃料電池 直接甲醇燃料電池與太陽能電池混合式移動電源
直接甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell ， DMFC) 材料 DMFC 電解質 高分子 作用離子 氧化劑 空氣 工作溫度 40—80℃ 可用燃料 甲醇 優點 啟動快、可在室溫常壓下工作、不需要燃料重組器 缺點 對CO非常敏感、發電效率低 用途 可攜帶式機器電源