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第三章  燃料電池(Fuel Cell)

第一節  緒論

1.1      由於汽車工業高度發展,相對的也造成環境的污染,對於汽油車所排放出之CO
2,
     在美國,加拿大,澳洲分別是其總污染排放之24%,20%,26%.其他尚有HC佔其總排放
     接近1/2,CO約佔其總排放之2/3,NO
X佔其總排放超過1/3.
         因此,低污染,零污染,增加能源效益的電動車輛蘊育而生,
電動車排放之廢熱,
     佔汽油車1/10,而電動車排放之噪音,卻比汽油車降低10-15分貝.而其中最重要的
     關鍵則在於提供動力的電池.


1.2  適合電動車使用的電池,必需:
     價格低廉,高能量密度,充電速度快,自我放電率低,免保養,壽命長.


1.3  電動車至今未能取代內燃機車輛,廣受市場接受的主要原因
1.3.1  電池材料特性:需加以改善,增加能量密度;電路設計做到較佳的能量管理.
1.3.2  電池充電技術:需縮短充電時間.
1.3.3  電池殘量檢測技術:需改進.
1.3.4  續航力不足:需大幅度增長.

 

1.4  目前研究重點

1.4.1      提升容量,提升能量密度,快速充電,充電效率,充電電池容量檢測,放電電池
       殘存容量檢測,電池老化.
           放電殘存電池容量檢測,可讓使用者,預估電池尚可使用多久,並可警告使用
       者,在電池接近放完電時,準備充電或更換電池,以免過度放電,導致電池產生永
       久性傷害.
           由於鉛酸電池能量密度低,充電時間久,充電效率低,笨重,且易造成二次污
       染,現大都以研發低(無)污染,能快速起動之燃料電池為主.

1.4.2      電動車主要的缺點在於電池的相關技術之良窳,將會影響電動車之性能,因
       此,電動車的電池必須高輸出密度,高重量/體積能量密度,高能量轉換率,高循環
       壽命,可深度放電,可快速充電,低自放電率,低價位,免保養.

 

 

第二節  燃料電池之原理

2.1      1839年,英國Sir William Grove在進行電解水的實驗時,便認知從其逆反應
     中,可獲得電力,開始燃料電池的發展與研究.


2.2  燃料電池
         是一種不需經過燃燒卻能將化學能轉變為電能的發電裝置,由於不似內燃機,
     需經複雜的能量轉化程序,因此,發電效率極高,且無污染.
         是一種直接將化學能轉化為電能的裝置,步驟簡單,效率高,體積小;其利用氫
     氣,甲醇,天然氣,煤氣...等非石油類燃料與純氣或空氣分別在電池的兩極發生電
     化學反應,對負載提供連續不斷的直流電,因此,不需如內燃機藉由燃燒的形式,將
     熱能轉為功,受到卡諾循環(Carnot Cycle)的限制,將可減少能源損耗,提高能量轉
     化效率,且其化學反應唯一生成物是純水,對環境不會造成污染.
         無一般電池的更新與充電問題,當連續進料(氫氣與空氣)時,電能可連續產生.

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