甲烷燃料電池優缺點

2020-11-24 電子發燒友

甲烷燃料電池優缺點

發表於 2018-02-04 10:43:27

燃料電池嚴格來說並非電池，算是發生電化學反應的媒介，一種發電裝置。因為所參與電極反應的活性物質不能儲存於電池內部，而是由電池之外供應，所以只要燃料xue不斷輸入，電力就會不斷的輸出。

甲烷燃料電池

燃料電池的主要燃料通常以氫氣為主，氫氣與氧氣通過電化xue反應發生氧化作用輸出電能、純水和熱量，如圖1

圖1：水的電解與電化學反應

由圖可以看出由於直接將化xue能轉化為電能，不需要經過多次轉換，而且沒有卡諾循環的限制，所以節省了轉換為機械能浪費的能量損失，因此比內燃機多了30%以上的能量轉換效率，目前效率可達70%，若加上熱回收利用，更可高達85%，渴望成為最具經濟效益的能源。

燃料電池的基本原件是兩個電極夾著一種具有滲透性的電解質，兩電極通常加入碳粉、鉑等觸媒作為催化劑加速氫、氧分子分解為電子及離子，電解質作為離子的通道用，其傳輸效率越高則電流密度越高；而電解質對於電子的傳輸效果差，所以電子由外接電路傳輸，如圖2

甲烷燃料電池

燃料電池的優點與缺點

優點：

1. 低汙染：使用氫氣與氧氣作為燃料，生成物只有水和熱，若使用烴類生成水，二氧化碳和熱，沒有汙染物。

2. 高效率：直接將燃料中的化學能轉換成電能，故不受卡諾循環的限制。 3. 無噪音：電池本體在發電時，無需其他機件的配合，因此沒有噪音問題。 4. 用途廣泛：提供的電力範圍相當廣泛，小至計算器大至發電廠。

5. 無需充電：電池本體中不包含燃料，只需不斷地供給燃料便可不停地發電。

缺點：

1. 燃料來源不普及：氫氣的儲存可說是困難又危險，而甲醇、乙醇、或天然氣

缺乏供應系統，無法方便的供應給使用者。

2. 無標準化的燃料：現今市面上有以天然氣、甲烷、甲醇與氫氣等作為燃料的

電池，雖然提供消費者很多種選擇，但因為沒有單一化及標準化的燃料，要能夠營利是困難的，而且燃料種類的更換有可能使現有的供應系統進行改裝，產生額外的費用。

3. 體積太大：目前的燃料電池體積都還過大攜帶不方便。

4. 成本過高：目前燃料電池使用可以提高發電的效率的材料，但成本也就相對的高，不過經由製造技術的改進及量產，成本已下降許多。

甲烷燃料電池發展前景

燃料電池是一個電池本體與燃料箱組合而成的動力機制。燃料的選擇性非常高，包括純氫氣（H2）、甲醇（CH3OH）、乙醇（CH3CH2OH）、天然氣，甚至於現在運用最廣泛的汽油，都可以作為燃料電池的燃料。這是目前其他所有動力來源無法做到的。而以燃料電池做為汽車的動力，已被公認是廿一世紀必然的趨勢。

燃料電池則是以具有可燃性的燃料與氧反應產生電力；通常可燃性燃料如瓦斯、汽油、甲烷（CH4）、乙醇（酒精）、氫等這些可燃性物質都要經過燃燒加熱水使水沸騰，而使水蒸氣推動渦輪發電，以這種轉換方式大部分的能量通常都轉為無用的熱能，

轉換效率通常只有約30%相當的低，而燃料電池是以特殊催化劑使燃料與氧發生反應產生二氧化碳（CO2）和水（H2O），因不需推動渦輪等發電器具，也不需將水加熱至水蒸氣再經散熱變回水，所以能量轉換效率高達70%左右，足足比一般發電方法高出了約40%；優點還不只如此，二氧化碳排放量比一般方法低許多，水又是無害的產生物，是一種低汙染性的能源。

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