氫燃解謎》薄薄一片膜…點燃汽車電力

2008/07/09
【聯合報╱本報記者 郭錦萍、楊正敏】
目前車用的質子交換膜燃料電池，核心為質子交換膜，是一片薄薄的氟碳聚合物，是電極外，還可防止氫燃料與氧混合，隔膜表面的觸媒使氫原子上的電子游離，即產生電力，供應燃料電池汽車動力。

台北科技大學車輛工程系教授表示，質子交換膜燃料電池可將五成五的能量轉化為功輸出；內燃機效率則為三成左右。

元智大學機械系教授鐘國濱說，質子交換膜燃料電池運轉度較低，但要能降低成本，廣泛運用，則要靠隔膜技術改良。

他指出，目前膜材成本占電池的四成，若能降低膜厚由50微米（μm）降至25μm，甚至在膜中以其他強化材質填充，則膜材成本可降至只占20%甚至是10%。膜厚降低更可縮短氫質子傳距離，性能也會大幅提升。

目前燃料電池泛用的氟系高分子塑膠材料，要在適當的濕度環境操作，溫度要在80℃以下，導致產物水排除不易，燃料中雜質對電極的毒化，使電化學反應速率不佳。鐘國濱說，如果高溫操作，就又會使環境濕度低，大幅降低氫質子的導性。

他指出，本田的FCX氫燃料電池車採用的碳氫系高分子塑膠料料材膜，就可在低濕或無濕環境操作。

鐘國濱說，隔膜上還鍍了一層觸媒，目前多使用鉑和碳粉，成本占電池的三成到四成。鉑就是白金，可以把氫分解成二個電子，兩個質子，催化氫燃料中的化學能轉電能，碳粉則極大化白金利用率。

他指出，觸媒活性要很高，作用完之後就功成身退，「有點黏，又不會太黏」，不會介入成為「第三者」。也有人嘗試用銀、鎳當催化劑，但有些作用完後不離開，不是理想的觸媒。

長時間操作後，白金和碳粉會分別因雜質吸附與氧化腐蝕而有性能衰退的老化現象。