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綠色能源催化者–燃料電池中的鉑釕觸媒

96/06/07 14496

黃中｜臺灣大學新聞研究所

1839年英國人威廉‧葛洛夫（William Grove）把「電解水產生氫和氧」的過程反向操作，產生電、水與熱，因而發現了燃料電池的發電原理。爾後，科學家利用觸媒的催化作用提升反應速率，達到更大的發電效率。若以「質子交換膜燃料電池」（proton exchange membrane fuel cell, PEMFC）為例，它的發電效率可達55％左右，大約是汽車內燃機的兩倍。燃料電池把化學能直接轉換成電能，觸媒則在中間扮演著關鍵角色。

燃料電池的效率雖然傑出，但目前仍無法普及，製造成本過高是原因之一。以觸媒為例，市面上使用的鉑釕（Pt-Ru）觸媒，必須添加名為「Nafion」的高分子黏著劑以與碳材料接合，才能附著在燃料電池的電極上，而Nafion是美國杜邦公司的專利，價格昂貴。清華大學化學工程系萬其超教授從這個環節著手，嘗試改良現有的觸媒合成環境，使觸媒成本降低、製程簡化。

「我們利用化學還原方式，製造出膠體性質的觸媒。」清華大學化學工程系博士班學生王文琳與宏旗表示，研究團隊利用化學還原的合成環境，讓鉑釕觸媒成為一種有機的親油性膠體，如此一來，不必添加Nafion就可與碳紙接合，附著在陰陽兩極。

少了Nafion，多了許多好處，萬其超教授指出，除了成本降低之外，還可增加觸媒的反應面積，提高催化活性，同時也減少製程的步驟。研究團隊以電極動力學初步分析實驗結果，證明這種新的鉑釕觸媒，可用較少的觸媒成本，得到與原觸媒相同甚至更高的燃料電池效率。當然如何組裝成實用系統，還有待進一步的研發。

萬教授表示，燃料電池可視為一種潔淨能源的產生工具。它使用的是氧，來自空氣，可說是用之不竭。另一個是氫，雖然本身並非天然，但可從許多來源轉化而來。燃料電池乾淨而無污染，發電後的產生物是純淨的水，未來他將持續在這個領域進行研究。

深度閱讀

楊志忠、林頌恩、韋文誠（民92）燃料電池的發展現況，科學發展，367，30−33。
陳陵援、林修正（民92）萬事具備，不可欠「東風」－燃料電池中的觸媒，科學發展，370，24−27。
氫能利用技術：http://idic.tier.org.tw/TFCF/data/name/name_1_6_8.htm，2007/5/4。

資料來源

《科學發展》2007年6月，414期，75頁

質子交換膜(6) 燃料電池(18) 科發月刊(5210)

綠色能源催化者–燃料電池中的鉑釕觸媒

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