瘋狂憂鬱香菇's 角頭

燃料電池(fuel cell)是一種化學電池，以氫氣為來源，排放物為水，因此又被稱為是真正的清潔能源，完全適應未來對碳排放標準的嚴格要求，簡單說，它是利用水的電解的逆反應來發電，工作時向負極供給燃料(氫)，向正極供給氧化劑(空氣)，氫在負極分解成正離子和電子，氫離子進入電解液中，而電子則沿外部電路移向正極，用電的負載就接在外部電路中。在正極上，空氣中的氧同電解液中的氫離子吸收抵達正極上的電子形成水，利用這原理，燃料電池便是在工作時源源不斷的向外部輸電，它與鋰電池不同之處，在於本身正、負極材料不包含活性物質，只是起催化轉換作用。早期的燃料電池原料是直接使用純氫(Hydrogen)，而助燃物則為純氧(Oxygen)，現在陸續發展出來的原料可分為氫氣、甲醇、乙醇、天然氣或其他碳氫化合物，而助燃物也可直接採用含氧的空氣。

                    (圖)來源: 國聯證券

燃料電池依照電解質的不同，可分為(1) 鹼性燃料電池(Alkaline fuel cell, AFC)；(2) 熔融碳酸鹽燃料電池(Molten carbonate fuel cell, MCFC)；(3) 磷酸燃料電池(Phosphoric acid fuel cell, PAFC)；(4) 質子交換膜燃料電池(Proton exchangemembrane fuel cell, PEMFC)；(5) 固態氧化物燃料電池(Solid oxide fuel cell, SOFC)等五種形式，AFC一般用於人工衛星上，操作時所需溫度並不高，轉換效率好，可使用之觸媒種類多價格又便宜，但缺點為電解質必須是液態，燃料也必須是高純度的氫才可以；PEFC適合應用於汽車動力來源，缺點是觸媒所需的白金價格昂貴，成本居高不下， 而PAFC同樣也面臨白金價格昂貴問題；SOFC其電解質為氧化鋯，因含有少量的氧化鈣與氧化釔，穩定度較高，不需要觸媒，其操作溫度約1000℃，廢熱可回收再利用，因此使用於中規模發電機組；MCFC其電解質為碳酸鋰或碳酸鉀等鹼性碳酸鹽，操作溫度約為600至700℃，因溫度相當高，廢熱可回收再使用，其發電效率高者可達75到80%，適合使用於中央集中型發電廠。

以下分別為操作原理及電化學反應式比較：

  資料來源:台灣燃料電池資訊網

燃料電池可透過小型化的技術將其應用在一般消費型的電子產品，如筆電、手機、數位相機等，目前的趨勢著重在電動車的應用上，近年來，全球所關切的油源枯竭、二氧化碳排放議題倍受爭議，許多國家不斷尋找新的替代綠能，在面對政府越趨嚴格的廢氣排放管制、石油短缺步步進逼的預期，以及溫室氣體可能引發的全球暖化災變下，汽車業界與各國政府於過去10年間，已投下數百億美元，催生潔淨又能有效推進的動力技術，期能取代內燃機引擎。由於燃料電池是使用外來的燃料作為能量的來源，因此不會有電力衰竭與需要充電的問題，又可減少對石油的依賴，減少污染排放，符合真正的環保。氫燃料電池直接將化學能轉化為電能，效率可達到70%以上，為傳統汽油車的2.4倍，更遠高於油電混合動力車，加上燃料電池反應物為水，完全零污染、高度可靠性、低噪音、免充電等等，目前世界著名汽車製造商如奔馳、通用、本田、豐田等都紛紛加大對燃料電池車的研發力度，並制定相應的生產和投放市場計劃。

缺點方面，高成本和配套設施建設是兩大障點，由於使用成本居高不下，造成啟動速度與內燃機引擎還有差距，加上材料無法直接利用，以及儲氫技術的制約和氫燃料基礎建設不足，仍需待國家政策、產業鏈條、基礎設施建設等多方面的準備，並及時制定完善的行業標準和規範。

燃料電池依用途可分成二種，(一)、使用甲醇作為燃料發電的直接甲醇型燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell；DMFC)，(二)、使用氫作為燃料發電的質子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell；PEMFC /PEFC)。DMFC的結構簡單，易小型化，但輸出密度低；PEFC輸出密度高，卻難以小型化。

由於燃料電池在價格上一直無法有效降低，使市場規模仍遠不及鋰電池，過去10年來，以可攜式產品用燃料電池所進行研發的電池業者，皆將燃料電池研發目標設定在取代鋰電池，忽略與現有鋰電池併用的好處，導致達成門檻高，實用化時程一再延遲，不過，2009年有了新的突破，首先由日本東芝(Toshiba)於2009年4月發表一款自家可攜式電子產品，採用與鋰電池併用的作法，降低燃料電池實用化的門檻，使用時間較一般鋰電池延長2倍之多，即使在無法充電的環境下，也不用擔心斷電問題，只要補充燃料即可立即啟動，省卻攜帶備用電池的麻煩，而被視為燃料電池缺點的低輸出密度問題，則可藉由鋰電池來互補，其他如Sony、Panasonic、Sharp等日系業者也紛紛跟進，加上國際民用航空組織宣布自2009年起允許氫燃料攜帶上飛機，因此2009年將成為可攜式電子產品用燃料電池實用化元年。

此外，美國MTI Micro Fuel Cells Inc. (MTI)及意法半導體(STMicroelectronics)也將分別於2009年底、2010年將之商用化。MTI推出的燃料電池—Mobion，採用與鋰電池併用的作法，最早發表於2006年8月，特色在可將燃料甲醇與氧反應所生成的水重複使用，因此，無需原本用來供水的液化裝置，有利小型化發展。相較於東芝將燃料電池實用化發展目標放在可攜式電子產品，MTI選擇從適用可攜式電子產品的外接式充電器市場開始，先將Mobion定位在通用外接式充電器，因此，只要透過USB連接埠，即可將電力供給至手機、DSC等任何一種可攜式電子產品，可免去攜帶各種充電器的麻煩，亦無需擔心沒電問題。意法半導體與MTI採取相同策略，以適用可攜式產品的外接式充電器市場開始，將於2010年完成商品化，時間較MTI稍晚。在內建於可攜式產品的燃料電池部分，其與諾基亞(Nokia)合作，預計2012年以後進入實用化。意法半導體選擇PEFC，將藉由半導體製程，將燃料電池核心一次做在150mm的矽晶圓上，無需一般PEFC所需的燃料供應系統，即可取得氫燃料，故能將PEFC縮減達到小型化目標。 

日前，全球第一艘將燃料電池技術應用於船上動力系統發電(又稱「FellowShip」)已順利實施，由DNV(挪威船級社)對燃料電池的安全和風險進行核查和認定，亦藉此制定出全球首個船用燃料電池入級認證規範，於2009年9月安裝於試驗船舶「VikingLady」號，該船為道達爾公司租賃海洋工程供應船，為320千瓦功率全尺寸燃料電池動力系統。該技術預計於第三階段和最後階段進行燃料電池電氣系統測試、驗收和示範運行，裝機容量範圍為1至4兆瓦。

文來自:MoneyDJ理財網