小型燃料电池发展趋势

　近年来可携式电子产品快速发展，包括手机、笔记型计算机、个人数字助理（PDA），乃至数字相机及摄影机等，造就庞大的市场和商机；然而，随着产品功能的增强，系统对于电能的需求更高，一个小而轻、续电时间更长的电池，将是所有消费者一致的要求。

　微小型燃料电池系统发展趋势

　 燃料电池的能量密度理论上可为锂离子电池的五至十倍以上（因不同系统而异），目前技术上已可达三至五倍；此外，燃料电池无须电源|稳压器充电，完全摆脱充电的负担与限制，取而代之的补充供电燃料仅需数秒钟时间，为使用者提供极大的方便。因此，对微小型燃料电池而言，庞大的市场诱因和特性优势，势必大幅加速相关技术的成熟发展。

　燃料电池种类繁多，最适合可携式微小型系统者，包括质子交换膜燃料电池（ProtonExchangeMembraneFuelCell；PEMFC）和直接甲醇燃料电池（DirectMethanolFuelCell；DMFC），此二者皆能在室温下运作，具备体积小、重量轻、方便电池堆设计等优点。其中，直接甲醇燃料电池以液态甲醇为燃料，体积能量密度约为液态氢的三至四倍，储存与运送远较氢气方便及安全，且取得容易，成本低，因此更符合可携式电子产品的需求。此外，利用微型重组器（MicroReformer）将甲醇转化产生氢气燃料，都是微小型燃料电池可能的发展方向；下文将着重在直接甲醇燃料电池（DMFC）的讨论上。

　DMFC发展的技术瓶颈

　DMFC的工作原理与质子交换膜燃料电池类似，只是在阳极部份进入的燃料为甲醇与水，而甲醇燃料透过触媒的作用产生质子、电子与二氧化碳，其阴极的反应则与氢气系统完全相同。微小型燃料电池要进入商品化的阶段前，仍然面临若干技术瓶颈有待克服，目前主要的问题胪列如下。

一、甲醇穿透

　由于甲醇穿透现象，使得电池通过电压（overpotential）增高，可使用电位多在0.4V以下，电池效率因而受限，同时也造成燃料损耗。目前甲醇穿透的问题朝二个方向解决：发展质子交换膜材料技术，使之具备高质子导电率及降低甲醇穿透率；控制甲醇燃料的浓度，以降低甲醇穿透量。

二、水满溢（Waterflooding）

　DMFC阳极产生1单位的质子将会牵引出约2.5单位的水或甲醇到达阴极，同时阴极反应也会生成水，过多的水将阻碍氧气进入触媒层而造成阴极效能大幅下降，此称为水满溢现象。此问题目前以主动的增加循环系统之空气流动带离过多的水为主，但因而会耗掉系统较大的功率，所以MTI公司开发以膜电极体（MEA）的设计方法进行控制。

三、效能

　目前DMFC的阳极效能偏低，所以包括NEC等公司皆以触媒或触媒载体的开发，尝试提供更大的功率密度；奈米技术的应用将有助于触媒效能的提升，是值得注意的发展方向。