绿色能源概论.ppt
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1、綠色能源概論,燃料能源,大綱與目的,能源是一切經濟活動的動力來源,與社會經濟發展息息相關。目前為止,全球能源的來源有化石能源、核能、水力、地熱及太陽能等。 但以往在一味追求經濟成長之情況下,因大量使用造成嚴重空氣污染及溫室效應,如何抑制溫室氣體排放成為國際間極為關心的問題。由於燃料取得相對較為容易、發電效率高、用途廣,以及技術發展日趨成熟穩定,在諸多清潔的新能源中,以燃料電池的發展最受重視。,原理,燃料電池是一種直接將燃料之化學能轉換為電能的裝置,運作原理可解釋為水電解的逆反應。 構成燃料電池得基本元件包括電極(electrode)、電解質薄膜(electrolyte membrane)以及集
2、電器(current collector)等。,當燃料以氫氣由陽極進入,氫氣被觸媒分解成為氫質子與電子,電力是由電子的流動而產生。另外氫質子則穿過電解質與從陰極來的氧氣,並且再加上回路的電子結合之後產生水和熱。,陰極:1/2O2+2e-O2- 陽極:H2+O2-H2O+2e- 總反應:H2+1/2O2H2O,燃料電池的種類,1.鹼性燃料電池(AFC) 2.質子交換膜燃料電池(PEMFC) 3.磷酸燃料電池(PAFC) 4.熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC) 5.固態氧化物燃料電池(SOFC),質子交換膜型燃料電池(PEMFC),質子交換膜燃料電池是用離子交換膜當作電解質,其薄膜表面塗有可加速反應的
3、觸媒(大部分為白金),薄膜兩側分別提供氫氣及氧氣,氫原子被分解為兩個質子和兩個電子,質子被氧吸引,再和經由外電路到達的電子形成水分子。 由於使用到白金,因此成本昂貴,但若減少其使用量,卻會導致操作溫度高升,且白金易與一氧化碳反應而產生中毒現象。 操作溫度約6080C,又低腐蝕性,且具高功效密度之特性,,優 點 1.壽命長 2.可用空氣作氧化劑 3.室溫工作低 4.功率大 5.啟動迅速 6.輸出功率可隨意調整,缺 點 1.對CO非常敏感 2.反應物需要加濕,儲 氫 瓶,H2,H2,H2,H2,H2,H2,O2,H+,O2,O2,O2,O2,H+,H+,H+,H+,H+,O2,H+,H+,H+,H
4、+,H+,H+,e-,e-,e-,e-,e-,e-,單一電池元件,熱和水,陽 極,O2,質 子 交 換 膜,陰 極,導 氣 板,導 氣 板,串成一組,熔融碳酸鹽型電池(MCFC)又稱第二代燃料電池,以鹼金屬(鋰、鈉、鉀)碳酸鹽為電解質,因此類碳酸鹽只有在熔融狀態時,才可發揮離子傳導之功能,所以操作溫度要在熔點以上(600C700C)為高溫型燃料電池,電極方面則使用俱透氣性之多孔質的鎳。 在操作溫度下,陰極的二氧化碳和氧起產生反應,形成碳酸根離子,而碳酸根離子又經電解質至陽極與氫氣反應,產生二氧化碳及水蒸氣,接著二氧化碳經陽極回收後,可再循環至陰極使用。,優 點 1.可用空氣作氧化劑 2.可用天
5、然氣或甲烷 作燃料,缺 點 工作溫度較高,e-,e-,e-,e-,e-,e-,e-,e-,e-,e-,H2,O2,O2,CO2,CO2,CO2,H2O,CO2,CO32-,陽 極,陰 極,電解液,CO2進入,水和熱排出,氫入口,氧入口,燃料電池的應用,固定式發電,目前全世界已有超過2,500個燃料電池發電系統正在運作,供應醫院、療養院、旅館、辦公大樓、學校、機場及發電廠等之主要或備援的電力。在大型的建築系統中,使用氫燃料發電設備與傳統的電力供應服務相比,可節省2040%的設施運轉費用。若技術不斷提昇又能兼顧製造成本的降低,燃料電池輸電系統甚可能在未來取代現行的高壓電力網絡之供電模式。,住宅用電
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