质子交换膜燃料电池PEMFC.ppt
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1、1,質子交換膜燃料電池 (PEMFC),第 三 章,2, 質子交換膜燃料電池(PEMFC)簡介 原理 特點 關鍵元件 幾種常用之質子交換膜物理特性之比較,大 綱,3,質子交換膜燃料電池簡介, proton exchange membrane fuel cell之中文譯名是質子交換膜型( 縮寫為PEMFC) 。 PEMFC是藉由電池內發生燃料燃燒反應而將化學能轉換為電能的裝置。 質子交換膜型(PEMFC)在結構上相當於一般的電池,不同的是陰、陽兩極均為以觸媒粉體等壓製而成的2維多孔膜層,兩極間夾有一固體高分子電解質。,4,燃料電池的示意圖,5,發展燃料電池的原因,效率:能量轉換效率非常高,可達百
2、分之四十以上,若再利用汽電共生的技術,總熱效率及可能超過百分之八十。 乾淨:發電過程幾乎沒有造成任何污染。 安靜: 即使在一千一百萬瓦級的燃料電池發電廠 附近,所測得的噪音量也低於五十五分貝。 體積小 :藉由奈米技術,可把電池微小化,容易攜帶。,6,燃料電池與內燃機的比較,燃料電池,內燃機,7,原 理,運作方式是以氫與氧為反應物,在觸媒催化下或高溫環境下離子化,讓化學能直接轉變為電能。,(氫氣),(質子),(氧氣),(電子),8,氫氧作燃料的燃料電池反應示意圖,電極反應式為: 正極 : H22H+2e- 負極 : O2+4H+4e-2H2O 全反應: H2 + 1/2O2 H2O,9,關鍵元件
3、,質子交換膜 觸媒 電極 雙極板,10,質子交換膜型(PEMFC)結構,主要構造約分為: 1.高分子質子交換膜 (塗佈觸媒及其他物質)。 2.氣體導流板。 3.集電片。 4.夾板。,11,單一CELL,電池組,(金屬板),(集電極),(電極流場),(電極),(氣體散播層),(離子導體),(薄膜),(金屬板),(集電極),(電極),(氣體散播層),(離子導體),(薄膜),(電極流場),12,離子交換膜(Perfluorocarbon )結構圖,13,離子交換膜(Perfluorocarbon )結構圖,14,氫氧作燃料的燃料電池結構示意圖,15,觸媒,(陽極觸媒),(陰極觸媒),16,電催化反應
4、,催化觸媒:低溫燃料電池 電催化是電化學和觸媒的組合,我們可利用觸媒電極,使得電化學反應能在接近理論電壓和高電流密度下進行。而燃料電池是利用電催化觸媒把化學能直接轉換成電能的發電裝置。,17,(流道板),(電流收集極),(襯墊),(襯墊),(觸媒層和陽離子交換膜組合),膜電極組基本結構,18,電池性能圖,19,電池性能圖說明,對於一般質子交換膜燃料電池(PEMRFC)用電極,由於膜與電極不是緊密地聯結在一起,用於PEMRFC電解時會使膜與電極分離,使電解性能差;並且由於作爲擴散層的碳紙中,PTFE的含量太高,防水性強,使電解性能很差。可逆式再生氫氧燃料電池,要求電極具有雙效性,即既能催化發生燃
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