Reporter：Chin-Lung Liu Adviser：C. Y. Chen

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1 Reporter：Chin-Lung Liu Adviser：C. Y. Chen
Oxide Lab 固態氧化物燃料電池性質量測 Reporter：Chin-Lung Liu Adviser：C. Y. Chen

2 燃料電池與傳統熱機發電比較 (A)傳統熱機發電: (B)燃料電池發電: 化學能 熱能 機械能 電能 特點 1.效率高 2.噪音低 3.污染低
燃燒 化學能 熱能 機械能 電能 特點 1.效率高 2.噪音低 3.污染低 4.進料廣 5.用途多 學電化反應 化學能 電能

3 常見燃料電池類型 鹼性燃料電池（AFC） 質子交換膜燃料電池（PEMFC） 磷酸燃料電池（PAFC） 燃料電池
600C~2000C 低溫燃電 質子交換膜燃料電池（PEMFC） 磷酸燃料電池（PAFC） 燃料電池 1600C~2200C 中溫燃電 熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC） 固態氧化物燃料電池（SOFC） SOFC優勢 無腐蝕，無溢漏 燃料選擇範圍廣 回收餘熱進行熱電合併，能量效率高 無需使用貴重金屬觸媒 耐硫化物的能力强 6000C~12000C 高溫燃電

4 固態電解質來由 1834發現固體PbF2 於500~6000C具有傳導電流的能力，但當時不知道此電流是由氟離子移動所造成的，直到1910年實驗證實離子可以攜帶並傳導電流，此後、人類才開始對”固態離子導體”有所認識 也發現在某些陶瓷材料中ex:ZrO2、CeO2、βAl2O3等氧化物的離子導電度可以達到液體電解質的程度，因此稱之為”固態電解質Solid Electrolyte”或”超離子導體Super Ionic Conductor” 且此種具有高離子導電度之氧化物、其結晶構造通常較為開放:如螢石(fluorite)與焦綠石(pyrochlore)結構

5 Ce O2 螢石結構為AX2 type Ex:CeO2 、CaF2 氧空孔 Defect chemistry: Y2O3 CeO2
Ce+4:Fcc晶格點位置 O2-:所有四面體格隙位置 氧空孔 Defect chemistry: Y2O3 CeO2 2YCe' + Vo 3Oo × 2

6 總反應:mH2+nCO+1/2(m+n)O2→mH2O+nCO2
SOFC工作原理 O2- Cathode Electrolyte Anode Air CO2 H2O Fuel V e- 陰極半反應: 1/2O2+2e-→O2- 陽極半反應: H2+O2-→H2O+2e- CO+O2- →CO2+2e- 總反應:mH2+nCO+1/2(m+n)O2→mH2O+nCO2

7 交流阻抗分析法之原理與應用

8 交流阻抗分析簡介 交流阻抗分析經常被使用於研究材料傳導性質或其表面電化學反應，具有將系統中的物種遷移、複雜反應或同時發生的多重反應以不同頻率範圍分離，進而獨立表現的能力，並將所得到之各種材料特性，以電子元件訊號來模擬。

9 交流阻抗分析之原理: 各基本電子元件之相位角: 對系統施加一小振幅之交流訊號(頻率 ) ， 系統會有一對應之正弦波電流響應，但會存在一
對系統施加一小振幅之交流訊號(頻率 ) ， 系統會有一對應之正弦波電流響應，但會存在一 相角差。 各基本電子元件之相位角: 電阻 電容 電感

10 阻抗觀念較電阻更具一般性，因其多考慮了頻 率與相位差因素，若將阻抗繪於複數平面上則 可清楚表示各種電子元件訊號。
阻抗函數之定義: 由歐姆定律 以複數型式表示 阻抗觀念較電阻更具一般性，因其多考慮了頻 率與相位差因素，若將阻抗繪於複數平面上則 可清楚表示各種電子元件訊號。

11 由複數平面表示法可清楚定義阻抗的各分量、
大小以及相位角等物理量:

12 純電阻遵守歐姆定律，V=IR、θ=0，其阻抗值
交流阻抗圖譜是由一連串對應某頻率範圍之阻 抗 所組成，以下為各電子元件及其相互組 合後之阻抗在複數平面所呈現之形式: 1.電阻 純電阻遵守歐姆定律，V=IR、θ=0，其阻抗值 等於本身之電阻值，與頻率無關。 R R

13 ，其中C即為電容值，當電容較大或頻率較高時 會有較小之阻抗。
2.電容 相位角 ，阻抗值與頻率有關 ，其中C即為電容值，當電容較大或頻率較高時 會有較小之阻抗。 C ) | 3.電阻與電容串聯 當電阻與電容串聯，總阻抗值為各元件之加成。

14 當電阻與電容並聯，總阻抗值之倒數為各元件
R C ) | R 4.電阻與電容並聯 當電阻與電容並聯，總阻抗值之倒數為各元件 阻抗值倒數之加成。

15 R C ) |

16 交流阻抗分析之特色: 對一個電化學系統，不論複雜或簡單皆可提出一 相對應之等效電路模型，因此應用很廣。 交流阻抗分析圖譜 等效電路: ) |

17 燃料電池發電原理 燃電與一般傳統電池一樣，是一種將活性物質的化學能轉化為電能的裝置，與一般傳統電池不同的是燃料電池的電極本身並不具活性物質，而只是個催化轉換元件。 傳統電池除了具有電催化的效果之外，自身也通常是活性物質的儲存容器，因此當儲存於其中的活性物質被消耗殆盡時，即需要重新補充才能繼續運作。 相對地，燃電是名符其實的能量轉換器，而非能量儲存容器，所以只要不斷的補充活性物質，產物不斷排除燃電就能持續發電，所以從工作方式來看，他比較接近於汽油或柴油發電機。