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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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