之前分享過的文章「效率升級：金屬無軸封磁力泵浦在加氫站應用的5大優勢」當中，我們一起了解了氫能車的優勢和加氫站的重要性。今天，我們要進一步探討「氫能車」的核心——燃料電池。究竟燃料電池如何將氫氣轉化為動力？它在環保和效率上又有什麼特別之處？
透過揭開這些問題的答案，帶您全面認識燃料電如何為氫能車的未來奠定基石，以及一個安全高效的燃料電池生產系統，所需的關鍵設備為何。
燃料電池是什麼？
燃料電池是一種能源轉換的發電裝置，它將氫氣（或其他燃料）與氧氣進行化學反應，透過化學能直接轉換為電能，其能源轉換效率可達60%以上。
燃料電池和傳統電池最大的差異在於，傳統電池的能量是儲存在電池內部的，用完後就必須更換或充電。而燃料電池則需要持續供應燃料（常見為氫氣）和氧化劑（常見為氧氣），只要燃料和氧化劑不斷供應，燃料電池就能持續產生電能，做為各項設備的電力供應來源。
燃料電池的工作原理
燃料電池的工作原理其實就是利用電解水的逆反應。首先，我們要了解什麼是電解水。
電解水反應：讓電流通過水，水就會分解為氫氣和氧氣。
💧水+電=氫+氧
電解水的逆反應：也就是上述公式反過來，將氫氣和氧氣做混合。當氫氣和氧氣分別通入燃料電池的兩個電極時，氧氣會與氫離子結合生成水。這個過程中產生的電子會在外部電路中形成電流，從而產生電能。
💭氫+氧=水+電
由上方公式與示意圖可以得知，燃料電池的發電過程中所排放的產物為水，對環境不會造成任何汙染。傳統燃燒方式會產生二氧化碳等有害的廢棄物，進而帶來大氣汙染的問題，也可透過燃料電池的取代來解決。尤其現今對於減少碳排放的需求日益增長，燃料電池應用的重要性也逐漸提升。
燃料電池的種類
理解燃料電池發電的概念後，其實燃料電池也分為相當多種類型，依據特定的應用需求而生。其中最常見的包括質子交換膜燃料電池 (PEMFC)、鹼性燃料電池 (AFC)、磷酸燃料電池 (PAFC)、溶融碳酸鹽燃料電池 (MCFC) 和固體氧化物燃料電池 (SOFC)。
氫能車的發電系統主要使用質子交換膜燃料電池 (PEMFC)，也是最為廣泛使用的。以下介紹其運作原理。
質子交換膜燃料電池 (PEMFC) 運作原理示意圖：
此類型的燃料電池使用質子交換膜作為電解質，適合在低溫下操作（約60-80°C）。同時具有可快速啟動、設計簡單且適應性多元的特點，在氫能車、可攜式發電裝置和家用發電設備中已被廣泛應用。
氫燃料電池用無軸封磁力泵浦
燃料電池在產生電流和水的反應過程中，同時會產生熱，然而燃料電池堆的溫度若過高，將影響其運行效率。因此在完整的燃料電池設備中，必須有完善的冷卻系統和熱回收系統，來穩定維持燃料電池堆的溫度範圍。
冷卻系統中要有流動的冷卻液來帶走廢熱，這部分需由可靠的泵浦輸送，進行冷卻液的循環。冷卻液循環泵浦，適合使用PTCXPUMP金屬無軸封磁力泵浦，無洩漏設計，可避免冷卻液的損失；另外提供大流量、高揚程的規格，是冷卻系統所需的最佳泵浦。
PTCXPUMP金屬無軸封磁力泵浦
無軸封結構，磁力驅動，無洩漏疑慮
查看規格
氫能車的發電核心：燃料電池
氫能車系統中，燃料電池是其核心發電裝置。燃料電池能夠穩定輸出電能，保證車輛的續航力。相比於傳統的內燃機引擎車，氫燃料電池車完全沒有尾氣排放，且運行效率較高，具有更高的環保性。燃料電池的應用，無非是氫能車實現零排放目標的一大助力。
氫燃料電池的優勢
- 即時發電：氫燃料電池只要有燃料（氫氣和氧氣）就可以隨時發電，不需要像蓄電池一樣預先充電，具備即時供電的優勢。
- 高能量密度：燃料電池具有高能量密度，可在相對較小的空間內供應更多的能量。
- 環保零汙染：氫燃料電池在運行過程中僅排放水，且幾乎接近靜音運作，不會產生空氣及噪音污染，符合全球節能減碳的趨勢。
燃料電池應用之多樣性與前景
燃料電池除了應用在我們熟悉的氫能車系統，還有一些常見的應用範圍：
- 交通工具：公車、火車、船舶、潛水艇等。
- 太空裝置：相較於傳統電池，燃料電池能提供更高的能量密度，加上其不僅提供電力，還產生可供太空人飲用的水，適合在空間有限的太空梭和太空站裡做有效的資源使用。
- 備用電源：燃料電池可作為備用電源，供應通訊基地台、數據中心等，當緊急事故發生時，仍有電力可及時備援。
- 分散式電源：燃料電池還能應用於偏遠地區的防災型微電網、社區住宅的儲能系統，或是交通號誌等設施中。
目前針對氫燃料電池車或其他大型發電設備領域，燃料電池技術正逐漸成熟，商業化生產也代表其需求正在增長，未來新能源的普及有望改善空污及溫室效應問題。
正在尋找無軸封磁力泵浦解決方案？
選擇合適的無軸封磁力驅動泵浦，讓您的系統更高效、安全！
- 消除洩漏風險，防止冷卻液損失
- 耐用設計，使用壽命長，降低維護成本
- 高效運行，節省能源成本
- 運轉平穩，低噪音，對周圍環境無干擾
- 提供客製化服務，精準匹配您的特定需求
如需了解更多，立即點擊下方按鈕，弓海專家團隊將盡速為您提供協助！
▌延伸閱讀：效率升級：金屬無軸封磁力泵浦在加氫站應用的5大優勢
金屬無軸封磁力泵在合成燃料製程中的應用
氫能源的應用與適用泵浦
