直接硼氫化鈉進料之鹼性燃料電池 ( Direct Borohydrides Fuel Alkaline Fuel Cell / DBAFC ) 的電極觸媒材料研發

一般燃料電池在實際運作的工作電壓只有0.7V，而開路電壓理論值為1.2V，其原因主要來自於電極表面上所吸附的氣體(如氧氣、氫氣、一氧化碳…等)或電極表面上的不純物(如含有其他金屬雜質或該電極金屬的氧化狀態)，因此使得實際電池電位(cell potential)少於理想平衡狀態的電池電位。而使用NaBH4為進料，其傳統使用氧氣的開路電位為1.64V，而將其進一步改善進而使用雙氧水替代氧氣，其開路電位因其PH值之調控，可達至2.87~3.02V，因而使其操作電壓更為提升。且雙氧水可提供高的電流密度，而所使用進料皆為液態，也可增快其反應的速率，並能克服傳統氧氣還原時所造成的overpotential的問題，也可避免其氣態儲藏的問題，所以使用以NaBH4為進料的鹼性燃料電池效用比其他一般的燃料電池效用好。而目前已有國外產商(Medis)將其技術應用於小型充放電池上，其產品型號為Medi 24-7 Power Pack，其最大輸出電壓為3.6 ~ 5.45V，最大輸出電流在220mA以上，且其價格僅有14.99美元，因此更證明其直接硼氫化鈉鹼性燃料電池之技術，其具有一定的技術發展與商業應用之發展性。因此我們可選用電沉積的方式來製備所要的Pd/C或Pd合金等陰極觸媒，其主要是給其一固定的電壓，讓其Pd可沉積於碳布或碳紙上，因而可控制其沉積於上之顆粒大小，進而可控制其反應之面積量為多寡。或者我們也可選用大環非貴重金屬化合物，其基本上是模仿血紅素之大環結構中過渡金屬鐵吸附氧分子的原理，使吸附的氧分子進行電化學還原反應，其備有N-4螯合物的結構，對氧的還原具有活性，且在酸鹼中是穩定的，且經高溫熱解（500~700℃）後，其對氧的還原活性與穩定性均會提高，而其還原能力取決於大環化合物本身的催化活性與中心的金屬離子、配位體及載體等。本計畫發展的技術乃鹼性燃料電池，其陰極電極使用Pd或大環非貴重金屬化合物當之為電催化觸媒，而陽極則使用Au/C或Au合金當之為電催化觸媒，進而設計及製作具有其因應的系統之電極結構。

系統編號:PB9907-1716
原計畫編號:NSC99-2221-E182-045