圖解燃料電池

本書特色

眾所矚目的新能源！改變人類未來生活的重要技術！
本書完整收錄燃料電池的現在與未來！

　　燃料電池以氫氣取代化石為燃料來發電，可解決能源枯竭的問題，被視為新世代能源；氮氧化物、硫氧化物、二氧化碳這類的環境影響物質排放量稀少，不會造成暖化與環境污染；不使用機械，而是藉由化學反應來直接發電，運轉安靜穩定，不會製造噪音與振動，可謂環保問題的有效對策。

　　另外，設備簡單小型、發電效率高，被視為汽車動力與3C產品電源的發展趨勢；可利用廢熱進行汽電共生的特色，更使它擁有作為商用、家用分散型電源的潛力。一場以氫氣為主角的能源革命已然展開！

　　本書運用大量圖解，以淺顯易懂的方式呈現燃料電池的全貌，包括：相關原理、系統構成、氫氣取得、應用領域，以及今後展望等。想了解燃料電池這門「夢幻技術」，本書為掌握其基礎知識的最佳捷徑。

監修者簡介

燃料電池開發資訊中心（FCDIC）

　　1986年7月創立，為一非營利組織（NPO），以燃料電池相關技術開發，與燃料電池系統的導入、普及和促進為宗旨。2000年10月1日，以從事燃料電池開發的主要日本企業和機關為中心，由173席法人會員、45席學術會員及23席海外會員（法人及個人）組成。在舉辦研究會、講習會和座談會等活動，以及發行年報、資料集等出版物之餘，展開燃料電池的開發、實用化及普及之相關事業。

作者簡介

石井弘毅

生於昭和40年，日本神奈川縣人。目前為自由作家，廣泛於雜誌、網路發表文章。

譯者簡介

林羿妏

2006年畢業於台灣大學國際企業學系，目前為兼職口筆譯者。

1、燃料電池是什麼？

燃料電池受矚目的理由∕新能源主角∕燃料電池不是「電池」嗎？∕藉由化學反應來發電，因此效率高∕環保問題的有效解決對策∕實際上排出之環境影響物質也非常稀少∕二氧化碳的排放可減少一半以上∕可導入的領域極為廣泛∕可利用燃料種類多元，緊急時也可照常應用∕200年前便已發現燃料電池的原理∕由太空開始應用∕日本的開發進展∕在世界上得到的認知正在升高∕專欄──燃料電池是千禧年計畫

2、燃料電池的原理與特徵

用氫氣和氧氣來產生電力∕由化學反應可取得多少能量？∕4種主要的燃料電池∕運轉溫度的差異造成不同的特徵∕低溫下也能高效率的運轉？∕高溫型可適用「組合發電」∕定置型可利用廢熱來提高效率∕利用熱能的方式∕用於分散型發電也相當迷人∕專欄──21世紀是氫氣的時代

3、燃料電池的構造

燃料電池的最小單位是「Cell」∕可傳導離子但不傳導電子的「電解質」∕提供氫氣和氧氣反應場所的「電極」∕促進電極反應的「白金觸媒」∕電解質之一的「離子交換膜」是什麼？∕Cell的壽命有多長？∕單Cell電壓和「電池堆」∕燃料電池的系統結構∕製造氫氣的燃料處理系統∕用於熱能利用的排熱回收系統∕用於供給穩定電力的交直流轉換系統∕負責精密管控的控制系統∕啟動、運轉、停止的順序∕燃料電池所需的維護∕專欄──國際間正在發展的氫氣應用計畫

4、取得氫氣的方法

由化石燃料等取得氫氣∕水蒸氣重組法的原理∕起動性佳的部分氧化法∕可於低溫下重組的甲醇∕用於定置型燃料電池相當優異的天然氣∕仍有許多課題尚待解決的汽油∕垃圾和家畜糞尿也可成為原燃料∕一氧化碳也可作為高溫型燃料電池的燃料∕煤可以作為高溫型燃料電池的原燃料∕應用氫氣計畫──
WE-NET∕關於氫氣的輸送和儲藏方法∕專欄──重組是普及化的關鍵科技

5、汽車用的燃料電池

燃料電池車已開跑∕用於汽車所需的性能∕輸出功率高且易於應用的固態高分子型燃料電池∕如何儲藏足以行駛500公里使用的氫氣？∕利於汽車內重組的原燃料為？∕最有希望的是甲醇或汽油∕為普及而朝向輕薄短小發展∕必須提升實用性及耐久性∕購買一輛燃料電池汽車需要多少錢？∕起初會從巴士開始嗎！？∕在國際間進行的正式運轉實驗∕國際間的汽車廠商正在進行開發∕日本車廠的進展∕其他燃料電池和汽車∕也可用於汽車以外的交通工具∕專欄──燃料電池車跑完42.195公里！？

6、定置型燃料電池

已實用化的定置型燃料電池∕朝向導入需要大量熱能的設施來發展∕產業用分散型發電∕活用工廠所排出的未利用資源∕家用燃料電池如冷氣機般大小∕家庭中的汽電共生∕走在定置型燃料電池尖端的磷酸型∕磷酸型燃料電池的特徵∕於大規模發電研究中蓬勃發展的熔融碳酸鹽型燃料電池∕熔融碳酸鹽型燃料電池的特徵∕以實用化為目標的固態氧化物型燃料電池∕固態氧化物型燃料電池的特徵∕定置型中相當被看好的固態高分子型燃料電池∕專欄──作為都市能源的魅力

7、今後展望

不拘場所的可攜式電源∕用於筆記型電腦和行動電話等∕輕薄短小的直接甲醇型燃料電池∕嶄新的液態燃料也登場∕重新受到重視的直流電源∕作為可信賴的緊急用電源∕作為循環型社會的核心能源∕開啟氫氣時代的再生型燃料電池∕邁向燃料電池普及所遭遇的課題

索引

作者序

　　採用氫氣為燃料來發電的燃料電池，被視為新世代能源而受到各界矚目。燃料電池可作為地球暖化及環境破壞的抑制手段，並視為能源枯竭的解決方案，而且，相當值得期待的，燃料電池若普及，極可能引發經濟漣漪效應。若稍微觀察，數年後燃料電池汽車上市販售，在你眼前奔馳的時代已然來臨。燃料電池將會取代今日社會大量生產、大量消費的化石燃料，從此，以氫氣為主角的能源革命即刻展開。

　　然而，相較於燃料電池的高度話題性，真正瞭解燃料電池真面目的人似乎仍然很少。其理由約如下幾項。首先，「燃料電池」之名稱容易令人產生誤解。燃料電池本是一種和火力發電及核能發電相同的發電裝置，然而，這個名稱是否會令人聯想到新型的乾電池或蓄電池呢？由燃料電池衍生出的用途十分廣泛，以電力產業的發電廠為首，汽車的動力來源、或行動電話的電源等，均受到期待，然而，相關裝置的構造和原理卻有些令人不容易理解，猶有甚者，近年來燃料電池的研發進展神速也是原因之一吧！近來，燃料電池被稱為「夢幻技術」，想據以即刻兌現應用之想法，也並非不可及的事。當然，燃料電池還留有一些亟待解決的技術課題，即便如此，希望大家能體會到：開始應用燃料電池的產品其實已經相當多元了。

　　鑑於燃料電池最近受到廣泛的討論，因此，我們因應有興趣進一步瞭解它的所有讀者出版了這本書。為了讓不擅長電子學或化學的讀者也能看得懂，我們儘量避免使用專業術語或算式，盡可能地以易於理解的方式呈現燃料電池的全貌。先由燃料電池受矚目的理由談起，並整理出相關的原理和構造、可應用的領域等資訊，另外，在本書中也會提到一些最新的研發狀況，目前已應用到什麼程度？或是正在解決什麼樣的課題等要點。我認為，值此之際，若想要更深入瞭解燃料電池，掌握基礎知識應該不失為一條捷徑。燃料電池在二十一世紀的能源中已然有其不容忽視的地位，人們不管是在報紙或新聞中看到它而對它產生興趣，或是受到關心環保問題的影響，諸此類推，因而更多人願意深入瞭解燃料電池的話，我會感到非常雀躍。

　　最後，誠摯感謝諸位燃料電池開發情報中心協助編輯的先生小姐們，還有歐姆出版社及相關人士的支援。