化學原理啟迪282

電池－燃料電池

1.          燃料電池，這種電池的反應物質會持續提供能量。為了說明燃料電池原理，我們將討論甲烷與氧的氧還散熱反應：

CH4(g)＋2O2 (g)→CO2(g)＋2H2O(g)＋energy

2.          這個反應的能量會以熱能的形式釋放出來，因此可用來暖房和運作機械設備，但是如果是用這個反應設計然料電池，釋放的能量就是用來製造電流，反應過程電流從還原劑CH4，穿過導體到氧化劑O2。

3.          美國太空總署曾支援研發燃料電池的大型計畫，太空梭使用的燃料電池，利用的反應是氫和氧形成的水：

2H2 (g)＋O2(g)→2H2O(l)

4.          燃料電池的反應剖面如下圖

5.          燃料電池的半反應：

陽極反應  2H2＋4OH^－→4H2O＋4e^－

陰極反應 4e^－＋O2＋2H2O→4OH^－

6.          燃料電池可用來發電，紐約有一座發電廠，裡面都是氫氧燃料電池，可快速發電滿足波動性的電力需求（滿足每隔一段時間出現的大量電力需求），發電所需的氫氣透過分解天然氣中的甲烷獲得，東京也有一座燃料電池發電廠。

7.          雖然美國太空總署研發的H2/O2燃料電池太貴，不適合商業使用，不過改良過的燃料電池已可用在運輸。

8.          舉例來說，芝加哥和溫哥華有一些城市巴士是由H2/O2燃料電池驅動，燃料電池優點是馬力更強、比汽油公車安靜，而且只排放水，沒有污染廢氣，缺點是燃料電池汽車一台又140萬美元（台幣約4200萬）。汽車製造大廠也在研發生產燃料電池汽車，預計很快就可以上市。

9.          燃料電池需要用到氫氣H2，但是氫氣在儲存上有許多問題，科學家研發一種燃料電池，用天然氣和甲烷來製造燃料電池所需的氫氣H2。

n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》

參考資料：

謝孟翰 榮膺日內瓦發明獎金牌

蘇意涵 贏得大會最高榮譽

以砂糖取代汽油

水代替汽油 油水混合車6月上路

水燃料車 一公升跑80公里

中央機關公務車 節能減碳率只有0.4％

斥資7000億零碳城

浪費2千萬 買鉛酸電池車當環保車