星期日, 7月 13, 2008

氫燃解謎》觸媒分解 氫電車上路


【聯合報╱本報記者 郭錦萍、楊正敏】2008/07/09
日本本田汽車生產的零汙染氫燃料電池車─FCX Clarity上個月中旬在美國加州上市,這部四人座環保車靠燃料電池運轉,只排放水蒸氣,潔美李寇帝斯等好萊塢明星已搶先訂購。

氫燃料 不需內燃機

這款氫能環保車沒有傳統的內燃機引擎,靠馬達驅動,動力來源來自於燃料電池,車內的油箱也換成高壓氫氣儲存槽,做為電池產電的燃料。

為了降低車子對汽油的依賴,發展各式各樣節能環保的電動車,早就是各車廠的研發目標,但是傳統電池體積大,效能不足,無法滿足長途行駛的要求,豐田汽車等車廠,於是開發出油電複合動力車,引擎和馬達間可以自動切換,滿足使用者對汽車爆發力與續航力的雙動需求。

加滿氫 可跑450公里

油價屢創新高,暖化的威脅與日俱增,油電複和動力車需要再升級,利用體積小、效能高的燃料電池開發電動車,其中又以無汙染的氫燃料電池最受青睞。

本田的氫燃料電動車搭載的是質子交換膜電池組,燃料是壓縮氫氣,車上加滿氫可達過一百五十公升,可行駛四百五十公里。

使用純氫為能源的最大好處是,能跟空氣中的氧產生水蒸氣排出,有減少其他燃油汽車造成的空氣汙染問題。

零汙染 巴士最適合

除了自用車外,台北科技大學車輛工程系教授吳浴沂說,市區行駛的巴士非常適合發展成為燃料電池電動車,巴士承載量大,除了可以載較多的燃料外,由於路線固定,不會受到沒有燃料,無處可加的窘境,更能減少排放,降低市區內的汙染。

目前最普遍的燃料電池就是質子交換膜燃料電池,元智大學機械系助理教授鐘國濱說,燃料電池是一種發電裝置,但不像一般非充電電池一樣用完就丟棄,也不像充電電池一樣,用完後須繼續充電,而是繼續添加燃料維持基本電力。

氫及氧 產生電與水

燃料電池的運作,是氫氣由陽極進入,氧氣或空氣由陰極進入,經由催化作用,使陽極的氫原子分解成兩個氫質子,與兩個電子。其中氫質子穿透薄膜到陰極端;電子則經由外電路形成電流後,到達陰極。

在催化作用下,氫質子、氧與電子,於陰極發生反應形成水分子,水就成了燃料電池主要的排放物,副產物─熱為質子與電子傳導過程所形成。

燃料電池使用的氫,可以來自任何的碳氫化合物,例如天然氣、甲醇、乙醇、水的電解、沼氣......等。

由於燃料電池經由利用氫及氧的化學反應,產生電流及水,不但完全無汙染,也避免了傳統電池充電耗時的問題。

燃料電池的本體就是電池含有陰極與陽極,而電極間則為有離子傳導性的薄膜構成。

新工業革命 從氫開始


美國學者勞溫斯曾在他的著作「自然資本論」中預言,下次工業革命將從氫能源開始,現在,革命已經展開。

油價高漲衝擊全球經濟,節能減碳逐漸成人類必要的存活手段,各國汽車製造商近來都急著把以前當成備案的氫燃料電池車,重新翻出來加速研發,很多人終於體會到,不會產生溫室氣體的氫能源才是人類永恆依靠。

汽車使用氫燃料電池,是利用氫和氧的化學反應,它所產生的只是電、熱和水蒸氣,惟一副產品就是水,水又是氫的原料,整個過程是可循環且不傷害環境。

燃料電池車的氫,可從天然氣中得到,也可透過太陽能、細菌分解農作物和有機廢水中得到。和其他現有燃料最大不同,是氫燃料可再生和重複利用,海、湖、河都是礦源。

此外,使用氫燃料因過程完全不涉及燃燒,無機械損耗,比蒸汽機、內燃機能量轉換效率高。

根據豐田汽車等業者的實驗,汽油車效率從油箱到車輪為16%,氫燃料車為60%。燃料電池車需要的維修也較少,因為不會形成碳阻塞燃燒室。

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