燃料電池大進擊：工研院改良結構與材料，提升使用效率與便利性

科技新報消息：“燃料電池（Fuel cell）”zaiyibanxiaofeizhexinzhongdemoyang
，huoxuzuihaodequanshifangshiweizhiwenqishengbujianqiren
，tabuxianglidianchiyirongruwomendeshenghuozhong，yeburuochongdiandianchiduihuanjingbaohusuojuyoudezhongdayiyi。danqishiranliaodianchidejishubingbufuza

，zaozai 1838 年就由德國化學家提出概念，美國航太總署 NASA 在這半世紀以來也將它使用在衛星、太空船上等尖端科技上。燃料電池之所以難以走入一般生活中
，主要還是在於現有的幾種燃料各有各的缺點。

燃料電池的原理與限製

ranliaodianchideyuanliqishihenjiandan
，yizuijiandandeqingranliaodianchiweili
，zaiyangjichuqingyuanzihuibeicuihuajifenjieweiqinglizihedianzi，dianzitongguohuiluxingchengdianliu，erqinglizizeshichuanguoyicengdianjiezhibomodaoyinji，bingzhongxinxishoudianziyuyangqifanyingchanshengshui。qingqiheyangqizhuanhuachengshuichanshengdenengliang，bianyoucizhijieyidiannengdexingshishifangchulaile。

雖(sui)然(ran)氫(qing)氣(qi)的(de)利(li)用(yong)方(fang)式(shi)簡(jian)單(dan)
，但(dan)能(neng)源(yuan)的(de)儲(chu)存(cun)是(shi)一(yi)大(da)問(wen)題(ti)，目(mu)前(qian)為(wei)止(zhi)仍(reng)然(ran)無(wu)法(fa)安(an)全(quan)地(di)以(yi)極(ji)高(gao)的(de)密(mi)度(du)運(yun)輸(shu)氫(qing)氣(qi)，因(yin)此(ci)大(da)幅(fu)降(jiang)低(di)了(le)它(ta)的(de)實(shi)用(yong)性(xing)，於(yu)是(shi)就(jiu)有(you)了(le)直(zhi)接(jie)甲(jia)醇(chun)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)（Direct-methanol fuel cells, DMFC）的設計。DMFC 在(zai)技(ji)術(shu)上(shang)和(he)氫(qing)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)很(hen)像(xiang)

，隻(zhi)是(shi)把(ba)氫(qing)氣(qi)換(huan)成(cheng)了(le)甲(jia)醇(chun)
，透(tou)過(guo)鉑(bo)和(he)釕(liao)組(zu)成(cheng)的(de)催(cui)化(hua)劑(ji)後(hou)
，產(chan)生(sheng)氫(qing)離(li)子(zi)和(he)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)，並(bing)由(you)氫(qing)離(li)子(zi)通(tong)過(guo)電(dian)離(li)子(zi)薄(bo)膜(mo)到(dao)另(ling)一(yi)邊(bian)與(yu)氧(yang)作(zuo)用(yong)產(chan)生(sheng)水(shui)
，並(bing)在(zai)過(guo)程(cheng)中(zhong)發(fa)電(dian)。

DMFC 的特點，是能源密度高，而且在各種環境下（-97.0℃ 到 64.7℃）都(dou)能(neng)保(bao)持(chi)液(ye)態(tai)。然(ran)而(er)它(ta)也(ye)有(you)缺(que)點(dian)
，就(jiu)是(shi)甲(jia)醇(chun)在(zai)高(gao)濃(nong)度(du)下(xia)會(hui)直(zhi)接(jie)穿(chuan)過(guo)電(dian)解(jie)質(zhi)薄(bo)膜(mo)與(yu)另(ling)一(yi)邊(bian)的(de)氧(yang)氣(qi)反(fan)應(ying)，降(jiang)低(di)電(dian)壓(ya)，所(suo)以(yi)利(li)用(yong)時(shi)必(bi)須(xu)將(jiang)甲(jia)醇(chun)與(yu)水(shui)配(pei)成(cheng)大(da)約(yue) 3% 濃度的溶液，將甲醇直接穿過薄膜的損耗降到最低。但這麼一來就表示燃料中有絕大部分是不參與反應的水
，非常地浪費體積與重量啊！

改良結構設計，讓燃料電池更接近你我

gongyanyuancaihuasuocailiduanzuchangyuqisuolingdaodetuandui，gaibianledianjiezhimoyudianjidejiegousheji，bingqiegaibianlechumeibiaomiandecailiao，rangranliaodianchizairanshaoguochengzhongchanshengdeshui
，keyibeihuishouliyong

，huidaoyangjiquxishigaonongdudechunjiachuncanyufanying，ruciyilaijiukeyiyiweixishidegaonongdujiachunzuoweiranliao。zaijiachunranliaodechixugongyingxia，muqianshejichulaide 1W 功率 DMFC
，已經可以做到 7,000 小時的連續運轉。

除此之外
，雖然 DMFC 有著非常高的能量密度，但其實單一模組能提供的功率會被化學反應所需的時間限製，所以並不算太高；如果要串連多個模組的話，又會大幅增加體積、重(zhong)量(liang)與(yu)複(fu)雜(za)度(du)。因(yin)此(ci)工(gong)研(yan)院(yuan)團(tuan)隊(dui)在(zai)係(xi)統(tong)內(nei)多(duo)裝(zhuang)了(le)一(yi)顆(ke)鋰(li)電(dian)池(chi)

，在(zai)平(ping)時(shi)可(ke)以(yi)將(jiang)多(duo)餘(yu)的(de)發(fa)電(dian)量(liang)儲(chu)存(cun)起(qi)來(lai)
，而(er)在(zai)需(xu)要(yao)高(gao)電(dian)力(li)輸(shu)出(chu)的(de)時(shi)候(hou)，則(ze)可(ke)以(yi)用(yong)鋰(li)電(dian)池(chi)提(ti)供(gong)額(e)外(wai)的(de)電(dian)力(li)
，或(huo)是(shi)做(zuo)為(wei)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)啟(qi)動(dong)前(qian)的(de)備(bei)用(yong)電(dian)力(li)。

直接甲醇燃料電池（DMFC）

蔡麗端組長表示
，目前工研院材化所開發的 1W~300W DMFC，預yu期qi可ke以yi在zai野ye外wai監jian測ce和he戶hu外wai休xiu閑xian上shang使shi用yong。例li如ru在zai一yi些xie偏pian遠yuan地di區qu，無wu法fa從cong電dian網wang供gong電dian的de地di震zhen儀yi
，或huo是shi水shui道dao閘zha門men上shang用yong來lai精jing確que控kong製zhi供gong水shui量liang的de監jian測ce器qi等deng。燃ran料liao電dian池chi在zai供gong電dian上shang遠yuan比bi太tai陽yang能neng或huo風feng力li要yao來lai得de穩wen定ding，而er且qie體ti積ji小xiao電dian力li足zu，如ru果guo是shi露lu營ying的de時shi候hou帶dai上shang一yi台tai的de話hua，可ke能neng連lian用yong微wei波bo爐lu都dou不bu是shi問wen題ti。或huo許xu燃ran料liao電dian池chi與yu我wo們men生sheng活huo的de距ju離li
，已yi經jing沒mei有you那na麼me遙yao遠yuan了le。