圖解燃料電池

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。

作者：
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。

燃料電池開發資訊中心（FCDIC）
1986年7月創立，為日本一非營利組織（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。

譯者：
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。

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。

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