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全球電動車用燃料電池技術開發動向

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作者：譚小金 時間：2006-12-25 來源：中國臺灣“工研院”IEK-ITIS計畫
一、    前言
基于全球環保及節能的訴求，美、日、歐等工業先進國家百余年來即深深投入電動車及其電池的研究開發，其開發作為電動車用的電池種類很多，主要計有(1)二次電池，包括鉛酸電池(Lead-Acid Battery；簡稱Lead-Acid)、鎳鎘電池(Nickel Cadmium Battery；簡稱Ni-Cd)、鎳氫電池(Nickel Metal Hydride Battery；簡稱Ni-MH)與鋰電池(Lithium Battery；簡稱)；和(2)燃料電池(Fuel Cell；簡稱FC)等，以下茲就燃料電池技術開發動向分析。
二、    目前主要產品技術課題與未來研究開發方向
除了電動車用二次電池以外，在電動汽車用燃料電池方面，歷年來全球工業先進國家均投入巨額研發費用，并以國家型計畫推動，由于目前各種燃料電池除了制造成本高(例如以50KW的燃料電池系統而言，白金觸媒成本約為20g/KW，若就目前白金市價而言，約為USD800/ KW)以外，尚有產品技術成熟度均不高(例如激活及加速時，氫氧結合產生的電能并不能達到車輛行駛的要求)，及氫燃料反應所產生的水會降低燃料電池的效率，處于低溫環境時，水甚至會結冰，而讓燃料電池無法工作，但燃料電池濕度不足時亦會使電池效率降低，故有水處理的問題等技術課題存在，再加上如何解決低溫下激活、高溫行駛時等的課題，均是汽車用燃料電池今后主要的研究開發方向。
據調查，目前全球各國所開發的燃料電池電動汽車，都是采用相對于其它種類燃料電池而言，至現階段為止是產品技術開發進展最快、技術成熟最高的質子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell；簡稱PEMFC)，此種燃料電池的操作溫度為80~100℃，故激活時須先將溫度提高到80℃，目前此種燃料電池的技術水準為當外部環境溫度為20℃時，電動汽車激活約需20~30秒，當外部環境溫度為-20℃時，電動汽車激活約需40~60秒；電動汽車用質子交換膜燃料電池未來的產品技術發展目標，為在10~15秒內能將溫度提高到80℃以便激活電動汽車(并維持在80℃使電動汽車行駛)，而濕度則維持在接近100%，但勿超過100%，以便達到最高的電池效率。

三、    結論 
由于目前燃料電池除了有制造成本高的課題外，尚有水處理及氫氧結合生成的電能尚無法達到車輛行駛的要求，而制動時，反應生成的電能又不能立刻中止，應如何回收此時的電能等的技術課題存在，故目前燃料電池電動汽車的產品技術發展，多僅處于實驗的概念車種階段而已，預計長期(10~15年)內才有可能有小批量量產的混合動力車種商業化產品上市。

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