1、固態氧化物燃料電池性質量測Reporter：Chin-Lung LiuAdviser：C.Y.ChenOxide Lab燃料電池與傳統熱機發電比較(A)傳統熱機發電:(B)燃料電池發電:燃燒化學能熱能機械能電能化學能學電化反應電能特點1.效率高2.噪音低3.污染低4.進料廣5.用途多燃料燃料電電池池鹼性燃料電池鹼性燃料電池（AFCAFC）磷酸燃料磷酸燃料電電池（池（PAFCPAFC）熔融碳酸熔融碳酸鹽鹽燃料燃料電電池（池（MCFCMCFC）質子交換膜燃料電池質子交換膜燃料電池（PEMFCPEMFC）固固態態氧化物燃料氧化物燃料電電池（池（SOFCSOFC）常見燃料電池類型SOFC優勢優勢 無腐
2、蝕，無溢漏無腐蝕，無溢漏 燃料選擇範圍廣燃料選擇範圍廣回收餘熱進行熱電合併，能量效率高回收餘熱進行熱電合併，能量效率高無需使用貴重金屬觸媒無需使用貴重金屬觸媒耐硫化物的能力强耐硫化物的能力强600C2000C低溫燃電1600C2200C中溫燃電6000C12000C高溫燃電固態電解質來由v1834發現固體PbF2 於5006000C具有傳導電流的能力，但當時不知道此電流電流是由氟離子氟離子移動所造成的，直到1910年實驗證實離子可以攜帶並傳導電流離子可以攜帶並傳導電流，此後、人類才開始對”固態離子導體固態離子導體”有所認識v也發現在某些陶瓷材料中ex:ZrO2、CeO2、Al2O3等氧化物的離
3、子導電度可以達到液體電解質的程度，因此稱之為”固態電解質固態電解質Solid ElectrolyteSolid Electrolyte”或”超離子導體離子導體Super Super Ionic ConductorIonic Conductor”v且此種具有高離子導電度之氧化物、其結晶構造通常較為開放:如螢石螢石(fluorite)與焦綠石焦綠石(pyrochlore)結構 Ex:CeO2、CaF2Ce+4:Fcc晶格點位置螢石結構為AX2 typeO2-:所有四面體格隙位置CeO2Defect chemistry:Y2O3CeO22YCe+Vo+3Oo2氧空孔SOFC工作原理工作原理O2-O2
4、-O2-O2-O2-O2-CathodeElectrolyteAnodeAirCO2 H2OFuelVe-e-陰極半反應:1/2O2+2e-O2-陽極半反應:H2+O2-H2O+2e-CO+O2-CO2+2e-總反應:mH2+nCO+1/2(m+n)O2mH2O+nCO2交流阻抗分析法之原理與應用交流阻抗分析簡介v交流阻抗分析交流阻抗分析經常被使用於研究材料傳導性質材料傳導性質或其表面其表面電化學反應電化學反應，具有將系統中的物種遷移系統中的物種遷移、複雜反應複雜反應或同同時發生的多重反應時發生的多重反應以不同頻率範圍分離不同頻率範圍分離，進而獨立表現的能力，並將所得到之各種材料特性，以電子元
5、件訊號電子元件訊號來模擬來模擬。交流阻抗分析之原理:對系統施加一小振幅之交流訊號(頻率 )，tVtVsin0系統會有一對應之正弦波電流響應，但會存在一2相角差。tItImsin各基本電子元件之相位角:022電阻電容電感阻抗函數之定義:由歐姆定律 tItVZ以複數型式表示 jIIjVVjZZZ阻抗觀念較電阻更具一般性，因其多考慮了頻頻率率與相位差因素相位差因素，若將阻抗繪於複數平面阻抗繪於複數平面上則 可清楚表示各種電子元件訊號各種電子元件訊號。由複數平面表示法可清楚定義阻抗定義阻抗的各分量各分量、大小大小以及相位角相位角等物理量:cosReZZZsin ImZZZ212 2ZZZ ZZImZR
6、eZ,ZZ 1tanZZ交流阻抗圖譜交流阻抗圖譜是由一連串對應某頻率範圍一連串對應某頻率範圍之阻阻抗抗 所組成，以下為各電子元件及其相互組 Z合後之阻抗在複數平面所呈現之形式:1.電阻純電阻遵守歐姆定律，V=IR、=0，其阻抗值阻抗值等於等於本身之電阻值本身之電阻值，與頻率無關頻率無關。R ZRZC)|2.電容相位角 ，阻抗值與頻率有關2，其中C即為電容值，當電容較大電容較大或頻率較高頻率較高時CjZ1會有較小之阻抗較小之阻抗。3.電阻與電容串聯當電阻電阻與電容電容串聯串聯，總阻抗值為各元件之加成各元件之加成。CjRCjRZZZ121 ZZC)|R ZRZ4.電阻與電容並聯當電阻電阻與電容電容
7、並聯並聯，總阻抗值之倒數為各元件阻抗值倒數之加成。2222111111RCRCjRRCRRCCRjRCjRZCjRZZZ111121 ZRZ2R1maxRCC)|R交流阻抗分析之特色:對一個電化學系統，不論複雜或簡單皆可提出一相對應之等效電路模型，因此應用很廣。交流阻抗分析圖譜 等效電路:ImZReZdctCR1max)|0RctRR RctRdC燃料電池發電原理v燃電與一般傳統電池一樣，是一種將活性物質的化學能轉化為電能的裝置，與一般傳統電池不同的是燃料電池的電極本身並不具活性物質，而只是個催化轉換元件。v傳統電池除了具有電催化的效果之外，自身也通常是活性物質的儲存容器，因此當儲存於其中的活性物質被消耗殆盡時，即需要重新補充才能繼續運作。v相對地，燃電是名符其實的能量轉換器，而非能量儲存容器，所以只要不斷的補充活性物質，產物不斷排除燃電就能持續發電，所以從工作方式來看，他比較接近於汽油或柴油發電機。
