鹼性燃料電池

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鹼性燃料電池(alkaline fuel cell,AFC)是一種燃料電池,由英国发明家法蘭西斯·湯瑪士·培根(Francis Thomas Bacon)所發明,以為電極,並使用氫氧化鉀為電解質,操作溫度約為攝氏100~250度(最新的鹼性燃料電池操作溫度約為攝氏23~70度). NASA早在1960年時便開始將它運用在太空梭的發射及人工衛星上,包括著名的阿波羅計畫也使用這種燃料電池. AFC的電能轉換效率為所有燃料電池中最高的,最高可達70%。

圖解鹼性氫氧電池 1: 氫氣流入 2:產生電子及水 3:電子經由外電路流回陰極4:氧氣流入與水及電子反應形成氫氧根離子 8:水蒸氣由出口排出 9:氫氧根離子流回陽極(5:陰極6:電解質7:陽極)

原理[编辑]

这种燃料電池通过之间的氧化还原反应生产电力. 氫氧燃料電池有兩個燃料入口,氫及氧各由一個入口進入電池,中間則有一組多孔性石墨電極,電解質則位於碳陰極及碳陽極中央.氫氣經由多孔性碳陽極進入電極中央的氫氧化鉀電解質,在接觸後進行氧化,產生水及電子.

\mathrm{H}_2 + \mathrm{2OH}^- \longrightarrow \mathrm{2H}_2\mathrm{O} + \mathrm{2e}^- \left ( 1 \right )

電子經由外電路提供電力並流回陰極,並在陰極與氧及水接觸後反應形成氫氧根離子

\mathrm{O}_2 + \mathrm{2H}_2\mathrm{O} + \mathrm{4e}^- \longrightarrow \mathrm{4OH}^- \left ( 2 \right )

最後水蒸汽及熱能由出口離開,氫氧根離子經由氫氧化鉀電解質流回陽極,完成整個電路

優缺點[编辑]

由於鹼性燃料電池是以氫氧化鉀作為電解質,因此若由進氣口中進入電池的氣體中含有二氧化碳,氫氧化鉀會與二氧化碳反應形成碳酸鉀,碳酸鉀則會堵住碳電極上的孔,氫氣或氧氣無法與電解質接觸,會嚴重影響發電效率. 這種電池的優點則是電能轉換效率十分的高,且其銀或鎳觸媒較其他電池便宜,因此具有一定的商業前景.

參看[编辑]

參考文獻[编辑]

延伸閱讀[编辑]

  • (中文)觀念化學中文版p.134頁 by john suchocki,Ph. D.蔡信行 譯
  • (英文)general chemistry by raymond chang