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新能源,班級車輛三甲學號４９７１５０５２姓名吳孟賢指導教授吳宗霖教授,目錄,一、前言二、燃料電池三、生質能源四、太陽能,前言,世界經濟的迅速發展，對能源的需求越來越大。地球礦物資源的大量開採與消耗，使石油、煤炭資源日趨短缺。過量消耗礦物燃料造成地球生態環境的惡化。美國人的人口僅占世界總人口的百分之４％，能源的消耗量卻占了全世界的６０％以上，能源也迅速的耗盡，促使人們尋找新能源和再生能源，現今已經有人開發出新能源，混合動力車上用的燃料電池，但混合動力車還是會使用到石油，沒有完全解決能源的消耗，陸續將汽車燃料利用生質能源代替，現在有許多科學家開始研究使用藻類或藍菌做為另一種生質燃料的原料，應用的層面包括生質柴油、甲醇、乙醇、甲烷，甚至氫燃料。,燃料電池-簡介,在１９６０年代初期，美國太空總署為了尋找適合作為載人太空船的動力源，特別進行了各種動力源的發電特性之分析與比較，例如化學電池，燃料電池，太陽能電池以及核能等動力源。從１９７０年代至１９８０年代之間，燃料電池的研發工作大都集中在開發材料與尋找最佳燃料來源，以降低成本。,燃料電池-種類,燃料電池的發電是藉由輸入燃料使其產生電力，不需二次電池所需的充放電程序，以往燃料電池的研究著重於大型的發電機組，少部分則是關於小型攜帶式電源，近期才開始用以替代電池的應用。,,然而，燃料電池的種類相當多，且在分類的方式亦有所不同，目前發展中的燃料電池可分為以下五類1.磷酸燃料電池2.鹼性燃料電池3.熔融碳酸鹽燃料電池4.固態氧化物燃料電池5.質子交換膜燃料電池,,基本上，ＡＦＣ電解質的腐蝕性強，比較不適合作為民生用途，目前是屬於較落後的技術。另外四種燃料電池，依特性與發電容量之市場調查，其差異如上圖所示。質子交換膜燃料電池因攜帶方便、發電步驟簡單、效率高、體積小等多方面的優點，非常適合運用於汽車上，因此將此類型的燃料電池作為研究方向。,燃料電池-原理,燃料電池發電是直接將燃料由化學能轉換變成電能，因此能量轉換步驟少而效率高且發電過程中沒有燃燒所以不會有汙染物產生。,,質子交換膜燃料電池能於常溫下操作，且能源轉換率高與啟動迅速，使其適合作為運輸的動力源，其工作原理如上圖所示，將電化學反應是整理如下,陽極反應H2→2H2e-陰極反應2H1/2O22e-→H2O總反應H21/2O2→H2O,燃料電池-應用,,Hyundai（現代）汽車表示，20122014年間，將生產2000部燃料電池車輛，並且在全球各市場推出。在2015年之前，這其中大概有400輛會銷到美國市場，而在這之前，GM（通用汽車）跟Honda（本田），都已經有了燃料電池車的發產計劃。,生質能源-簡介,生質燃料其中一種定義是「至少80％的體積，由十年內生產的有機活體物質所提煉出的燃料」。生質燃料其中一個優於大部份燃料的好處便是它可被生物分解，倘若不小心潑灑到自然環境，相較於其他燃料也較不容易造成環境污染。,生質能源-原料、技術種類,,,這些原料經由無氧消化轉換為生化氣體。製成燃料的生物質，其原料常常是一些未被充份使用的廢棄物，像稻秣與動物廢棄物。至於木材與草的品質並不直接影響能量產生的多寡。從玉米乙醇轉形為非食物性乙醇，纖維素工業是成功的關鍵，當今以玉米為基礎的生物提煉方式就必須有所變化。,,生質能利用的技術範圍相當廣泛，其轉換為能源的方式可概分為直接燃燒技術、物理轉換技術、熱轉換技術與化學／生物轉換技術。,生質能源-原理,,,分子篩是最佳的不飽和碳氫化合物乾燥劑，其可吸附天然氣、丙烯、丁二烯及乙炔氣體中之水份。除此之外，其亦可吸附極性液體中水份，如乙醇去水。,生質柴油／藻類生質柴油,採取各種植物性或動物性的油脂為原料，經過轉酯化反應、中和、水洗及蒸餾之後，所形成的一種甲酯燃料，它不僅有替代柴油燃料的功用，所排放的廢氣更可被分解且無毒，使得人們可以不需再仰賴有限的石油，透過廢棄食用油的再利用便可產生能源，兼具環保功能，也因為有著這樣的優勢，生質柴油可說是替代能源界裡的一線曙光。,生質柴油製程,前處理降低原料油的水分和游離酸，避免觸媒中毒轉酯化反應進料油與甲醇在鹼性觸媒KOH催化下於常壓低溫下進行反應後處理生質柴油與甘油分離生質柴油進行減壓蒸餾純化，回收多餘的甲醇水洗，去除皂化物及觸媒,生質柴油流程圖,,生質柴油-應用,,,生質柴油的閃火點較柴油高，因此運送與儲存的安全性較高。此外生質柴油燃燒更完全，與柴油比較，可有效改善柴油引擎的廢氣排放品質。台灣目前各縣市垃圾車已普遍試用，並逐步推展至公車使用。在生質柴油生產過程中，透過天然氣的合成而產生的甘油，可應用於製藥工業、塑膠與製漆工業的原料，也可以維持煙草的保濕功能。,太陽能-簡介,以太陽能發展的歷史來說，光照射到材料上所引起的「光起電力」行為，早在19世紀的時候就已經發現了。第一個太陽能電池在1954年誕生在美國的貝爾實驗室。1973年發生了石油危機，讓世界各國察覺到能源開發的重要性。,太陽能-原理,,,太陽電池是一種可以將能量轉換的光電元件，其基本構造是運用P型與N型半導體接合而成的。半導體最基本的材料是「矽」，它是不導電的，但如果在半導體中摻入不同的雜質，就可以做成P型與N型半導體，再利用P型半導體有個空穴P型半導體少了一個帶負電荷的電子，可視為多了一個正電荷，與N型半導體多了一個自由電子的電位差來產生電流，所以當太陽光照射時，光能將矽原子中的電子激發出來，而產生電子和空穴的對流，這些電子和空穴均會受到內建電位的影響，分別被N型及P型半導體吸引，而聚集在兩端。此時外部如果用電極連接起來，形成一個迴路，這就是太陽電池發電的原理。,太陽能-應用,夜間不能發電是太陽能電池的一大缺點，但是針對這一個缺點有兩種方式可以克服。第一種方式是把白天的太陽光能轉成其他的能量形式加以儲存，例如蓄電池、飛輪裝置、抽蓄發電廠等，到黑夜的時候再把儲存的能量釋放出來。,,在目前，由於科學家們不斷的研究，再加上半導體產業技術的進步，太陽能電池的效率也逐漸增加，而且發電系統的單位成本也正逐年下降。因此，隨著太陽能電池效率的增加、成本的降低以及環保意識的高漲，太陽能電池的使用也會愈來愈普遍。現在，太陽能電池已經被廣泛運用在日常生活中，例如手表、計算機、汽車、飛機等，可見它有很大的發展潛力，相信未來太陽能電池可以在能源的運用上扮演重要的角色。,,,結論,能源耗盡，我們要更加的珍惜能源，多開發新能源，克服現在達不到的技術，永續發展。,