燃料電池簡介
燃料電池發展史 1839年Grove將二條白金分別放入二個密封的瓶中，一個瓶中充滿氫氣，另一個充滿氧氣，當這二個容器浸入稀硫酸溶液時，電流便開始在二個電極之間流動，裝有氧氣的瓶中產生了水，而為了提高整個裝置所產生的電壓，Grove將四組這種裝置串聯起來，他將這種電池稱作「氣體電池」。 氣體電池實驗
燃料電池發展史 1932年，培根根據A.Schmid所提出的多孔結構之氣體擴散概念而開發出雙孔電極，並將Mond和Langer所發明的裝置加以改良，包括採用比較廉價的鎳網取代白金電極，以及用不易腐蝕電極的鹼性電解質-氫氣化鉀取代硫酸電解質，這種裝置又稱作培根電池，也是世上第一個鹼性燃料電池。
燃料電池發展史 1972年杜邦公司發展高分子電解隔膜 Nafion 。作為燃料電 池電解質材料。 1993年代加拿大巴拉德動力系統公司推出第一輛以質子交換 膜燃料電池(PEMFC)動力的車輛。
燃料電池工作原理圖 陽極反應： 陰極反應： 總反應：
傳統發電與燃料電池發電原理 傳統熱機發電必須先將燃料之化學能經由燃燒而轉變成熱能，再利 用熱能製造高壓及高溫的水蒸氣來推動渦輪機，使熱能轉換為機械能， 最後再將機械能轉換成為終端使用之電能。 傳統熱機發電： 化學能 熱能 機械能 電能 燃燒 燃料電池是直接將燃料的化學能轉變為電能。 燃料電池發電： 電化學反應 化學能 電能
燃料電池結構 雙極板 氣體擴散層 O2 端板 膜電極 密封墊片 H2 端板
薄膜電極組 (MEA)
薄膜電極組 (MEA) 薄膜電極組包含質子交換膜、觸媒層與氣體擴散層，但視 定義層數則可包含氣封墊片： MEA層數定義： 3層：質子交換膜 (1) + 觸媒層 (2) 5層：質子交換膜 (1) + 觸媒層 (2) + 氣體擴散層 (2) 7層：質子交換膜 (1) + 觸媒層 (2) + 氣體擴散層 (2) + 氣封墊片 (2) 9
雙極板 雙極板在兩面分別佈置氫氣與氧氣之流道，因 此兼具陰極與陽極之功能，故此稱之。 雙極板主要功能： 電流的收集傳送 反應氣體的均勻分佈 隔離反應氣體，故又稱分隔板（separator plate） 水熱的管理 支撐基本的結構 雙極板佔據了電池組的大半部分，是影響整體 功率密度與成本的關鍵組件。
雙極板 雙極板材質特性： 雙極板主要材料分為： 雙極板必須具氣密性，藉以分隔反應氣體。 具備足夠之機械性質。 電與熱之傳導性良好。 雙極板在電池組重量中佔有比例高，必須加以輕量化。 優良之加工性以配置流體通道，並使反應氣體分佈均勻。 雙極板在所處工作電位範圍內具有抗腐蝕能力。 雙極板主要材料分為： 高緻密石墨板（graphite） 複合碳板（carbon composite） 金屬板（metal）
雙極板 - 材質比較 優 點 缺 點 高緻密碳板 複合碳板 金屬板 耐腐蝕，導電度佳，比重 較低 氣密性佳，價格便宜，易 量產 優 點 缺 點 高緻密碳板 複合碳板 金屬板 耐腐蝕，導電度佳，比重 較低 多孔性材質，成本高，材質 較脆，硬度較高，加工困難 氣密性佳，價格便宜，易 量產 導電率較差，耐溫較低 易量產，降低厚度與重量 需使用耐蝕金屬或鍍膜