燃料電池

　　藉由氫與氧高效率地產生電力，「燃料電池」能否取代石油燃料，成為新能源的先驅？

　　來認識燃料電池吧！

　　燃料電池一開始被應用在探索宇宙的人工衛星之上，而如今已經成為在地面上供給電力、熱能的汽電共生裝置，以及汽車的動力來源，是貼近你我生活的一種存在。

　　家庭用燃料電池已在2009年開始販售商用機型，燃料電池車也預計可在2015年開始達到普及。在環保意識高漲的今天，為了減輕環境的負擔，必須建設出，並用電力與熱能來提高整體效率的基礎能源。針對於此，氫氣將隨同燃料電池一起肩負起重要職責，讓「氫能社會」成為拯救地球的『解決方案』！

　　本書將從科學角度詳細介紹燃料電池的運作原理，並說明將燃料電池應用在生活之中，以及汽車和工業上的情形。

　　讓我們一同來認識這位能源界的明日之星吧！

本書特色

　　連北極熊都說讚的替代能源 ：在石油能源即將耗盡的今日，燃料電池以替代能源的候補選手而大受注目，以燃料電池做為汽車的動力，甚至被視為21世紀的趨勢。而且燃料電池不但效率高，還有不排放廢氣的特性！節能減碳阻止暖化，用燃料電池還北極熊一個冷死人的家吧！

　　全方位燃料電池入門書：本書以燃料電池為中心，以簡單明瞭的方式，解說其運作方式與特徵，還有與電池的相異之處、種類和運用領域，以及發展歷史與開發動向

作者簡介

本間琢也

　　出生大阪府。1957年於京都大學大學院工程學研究科修完碩士學位。自進入通產省電子技術綜合研究所（現產業技術綜合研究所）以來，就始終從事能源工程學的研究。1970年擔任同所的能源變換研究室長。1979年擔任筑波大學教授。1993年擔任新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）理事、筑波大學名譽教授。1997年擔任燃料電池開發中心常任理事、2005年擔任同所顧問。著有『燃料電池入門講座』（暫譯）（電波新聞）、『氫燃料電池指南書』（暫譯）（□□□社）等許多著作。

上松宏吉

　　1940年出生於神奈川縣。法政大學工學部經營工程學科畢業。1962年就職於現在的IHI股份有限公司。從事LNG冷能發電、煤氣化、燃料電池（燃料電池研究部長）等相關工作，2000年擔任丸紅公司的技術協調員、2001年擔任FCTec股份有限公司代表董事、2007年起開始擔任顧問。著有『燃料電池的發電系統與熱量計算』（暫譯）、『氫燃料電池指南書』（暫譯）（共同著作）、『能量用語辭典』（暫譯）（共同翻譯）（皆由□□□社出版）等著作。

前言
登場角色介紹

第１章　燃料電池是什麼啊？
001燃料電池和電解反應相反，是藉由氫素與空氣產生電力
002燃料電池是藉由電化學反應，直接讓燃料產生電力
003自然界中沒有單獨存在的氫素，因此一般都會藉由重組化石燃料製造
004燃料電池就算在低溫操作或小規模下，也能達到高效率的發電
005發電單位的單電池，是由電極、電解質、分隔板以及外電路構成的
006單電池的電能與電壓，可藉由吉布斯自由能的減少量來計算
007為求燃料電池的發電效率，會使用到熱力學的能量函數
008電流是根據電極的反應速度決定的
009電流增加，電極間的電壓就會下降
010電極上會形成氣體分子、觸媒、電解質三者互相接觸的三相界面
011單電池的電壓僅有1V左右，因此會堆疊起來，透過堆疊結構達到高電壓的輸出
012在構成燃料電池的系統上，必須要用到數個組件
013從化石燃料中製造出氫的燃料處理裝置的「重組」程序
014實證實驗的成果，結出了名為「ENE-FARM」的果實
　　家庭用燃料電池系統迎來了商用化階段
015世界最早的燃料電池，是威廉.葛洛夫的水的電解實驗裝置
016以在地面上使用為目標，燃料電池的開發軌跡
017燃料電池會根據使用的電解質來做區分
018高功率並且便宜的鹼性燃料電池，會用在宇宙開發或人工衛星上
019磷酸燃料電池會使用在中容量的汽電共生裝置上
020低溫型與高溫型的燃料電池，各有各不同的特性
021熔融碳酸鹽燃料電池的運作原理與特徵
022固體氧化物燃料電池是由陶瓷結構製成的
023固體氧化物燃料電池，天然氣也可做為燃料直接導入
024圓筒形的固體氧化物燃料電池，可保持強度、並難以碎裂
025固體高分子膜燃料電池，適當管理水分是很重要的
026甲醇燃料電池能直接用甲醇反應，做為行動設備的電源使用
027聯氨燃料電池也頗具歷史，並因游離碳而受到世人注目
COLUMN　燃料電池單電池的運作

第２章　燃料電池和二次電池有哪裡不一樣？
028燃料電池擁有發電機能，二次電池則可儲存電力
029充放電時的電極反應與活性物質的變化
030二次電池的電解質中，有道僅讓離子通過的障壁
031追查丹尼爾電池的電化學反應程序
032鉛蓄電池的放電過程，是將二氧化鉛與鉛轉換成硫酸鉛與水
033充電是指將放電過的活性物質，經由電解恢復原狀的過程
034表示二次電池性能與特性的獨特評量指標
035用反應式來算看看理論能量密度吧
036電池實際上的能量密度，會遠比理論值還要低
037鎳氫電池的充放電反應，與二次電池的發展經緯
038在電動汽車的開發下，倍受矚目的鋰離子電池
039鋰的特性與鋰系電池
040鋰離子電池的充放電動作與特徵
041鋰離子電池的起火事故與安全對策
042支撐智慧電網（次世代電網）的大容量蓄電池
043活性物質全存放在外部的氧化還原液流電池
COLUMN　不論是燃料電池還是二次電池，基本上都是氧化還原反應

第３章　與生活息息相關的家庭用燃料電池
044家庭用燃料電池的推動普及，始於對抗全電化的念頭
045選擇固態高分子膜型的理由，是基於日本產官學合作計畫的實績
046燃料電池的發電量，適合用來供給基礎電力
047額定功率會設為1kW，是基於電力與熱能需求量的比率
048用電需求是冬夏兩季較高、熱需求則是夏季較低
049家庭用燃料電池的物質、熱能、與電力的流動
050追查系統內的空氣與水的流動
051追查熱能的流動　廢熱回收裝置的功用
052家庭用燃料電池的條件就在於，安全、安心、並能長久使用
053想一想家庭用燃料電池的進化
054中溫型燃料電池的開發案例
055固態氧化物燃料電池在家庭使用上的好處
056家庭用固態氧化物燃料電池的問題點
COLUMN　家庭用燃料電池會與電力系統並聯運轉

第４章　在生活以及經濟活動上必不可缺的汽車方面的運用
057燃料電池車(FCV)是個怎樣的車種？
058燃料電池車是裝載何種燃料？
059汽車搭載高壓氫氣的方法
060藉由液態氫或儲氫合金儲藏時的問題點
061提供燃料電池車氫燃料的加氫站
062燃料電池車所要求的氫是？
063加氫站的系統構成
064燃料電池車的環境性能與效率的評價方法
065氫很危險？關於燃料電池車的安全性
066燃料電池車的歷史與發展經緯
067為讓燃料電池車普及所必須克服的問題
068汽車以外的移動物體，也有考慮燃料電池的運用
069想一想汽車的未來局勢
COLUMN　汽車用燃料電池是小巧精緻的固態高分子膜形

第５章　支援普及運算的行動設備電源
070固態高分子膜型與甲醇燃料電池在性能上的相異點
071甲醇的滲透現象是種怎樣的現象？
072為改善甲醇燃料電池性能的嘗試
073抑制甲醇滲透現象的新電解質膜範例
074行動設備用甲醇燃料電池的系統結構
075選擇主動式與被動式的重點
076也嘗試製造過行動設備用的固態高分子膜燃料電池
077行動設備用甲醇燃料電池的開發史
078在社會上推廣甲醇時的問題點
COLUMN　甲醇燃料電池無需使用重組器

第６章　來調查一下工業用燃料電池吧！
079工業用燃料電池會用在何種用途上？
080開啟工業用市場的磷酸燃料電池
081磷酸燃料電池的開發與市場開拓史
082食物廢棄物或廚餘是有效的能源資源
083利用廚餘產生電力的燃料電池
084利用生質廢棄物能源的熔融碳酸鹽型
085稱為第三世代燃料電池的固態氧化物燃料電池
086高溫型燃料電池可使用的燃料範圍廣泛
087結合高溫型燃料電池與氣輪機發電系統的高效率發電系統
COLUMN　各種工業用燃料電池的登場

第７章　智慧型能源網與氫能社會
088氫能社會的印象
089氫是怎樣的物質？
090想像一下近未來的環保生活吧
COLUMN　智慧型能源網與氫能源系統
參考文獻
索引