鹼性燃料電池

鹼性燃料電池（alkaline fuel cell，AFC）是一種燃料電池，由英國發明家法蘭西斯·湯瑪士·培根（Francis Thomas Bacon）所發明，以碳為電極，並使用氫氧化鉀為電解質，操作溫度約為攝氏100~250度（最新的鹼性燃料電池操作溫度約為攝氏23~70度）。NASA早在1960年時便開始將它運用在太空梭的發射及人工衛星上，包括著名的阿波羅計畫也使用這種燃料電池。AFC的電能轉換效率為所有燃料電池中最高的，最高可達70%。

圖解鹼性氫氧電池 1: 氫氣流入 2:產生電子及水 3:電子經由外電路流回陰極 4:氧氣流入與水及電子反應形成氫氧根離子 5:陰極 6:電解質 7:陽極 8:水蒸氣由出口排出 9:氫氧根離子流回陽極

原理

這種燃料電池通過氫和氧之間的氧化還原反應生產電力。氫氧燃料電池有兩個燃料入口，氫及氧各由一個入口進入電池，中間則有一組多孔性石墨電極，電解質則位於碳陰極及碳陽極中央。氫氣經由多孔性碳陽極進入電極中央的氫氧化鉀電解質，在接觸後進行氧化，產生水及電子。

${\displaystyle \mathrm {H} _{2}+\mathrm {2OH} ^{-}\longrightarrow \mathrm {2H} _{2}\mathrm {O} +\mathrm {2e} ^{-}}$

${\displaystyle \left(1\right)}$

電子經由外電路提供電力並流回陰極，並在陰極與氧及水接觸後反應形成氫氧根離子

${\displaystyle \mathrm {O} _{2}+\mathrm {2H} _{2}\mathrm {O} +\mathrm {4e} ^{-}\longrightarrow \mathrm {4OH} ^{-}}$

${\displaystyle \left(2\right)}$

最後水蒸汽及熱能由出口離開，氫氧根離子經由氫氧化鉀電解質流回陽極，完成整個電路

優缺點

由於鹼性燃料電池是以氫氧化鉀作為電解質，因此若由進氣口中進入電池的氣體中含有二氧化碳，氫氧化鉀會與二氧化碳反應形成碳酸鉀，碳酸鉀則會堵住碳電極上的孔，氫氣或氧氣無法與電解質接觸，會嚴重影響發電效率。

這種電池的優點則是電能轉換效率十分的高，且其銀或鎳觸媒較其他電池便宜，因此具有一定的商業前景。

參看

• 能源主題

• 氣體擴散電極（英語：Gas diffusion electrode）
• 聯氨

參考文獻

• （英文）the encyclopedia of alternative energy and sustainable living http://www.daviddarling.info/encyclopedia/A/AE_alkaline_fuel_cell.html（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• （中文）http://memo.cgu.edu.tw/ching-shiun/General%20Chemistry/fuel%20cell.ppt^{[永久失效連結]}

延伸閱讀

• （中文）觀念化學中文版p.134頁 by John Suchocki　蔡信行 譯
• （英文）General Chemistry by Raymond Chang