奈米電池、奈米能源
奈米化的電池產品,可以用很小的體積,容納很大的能量,且有著更優異的轉換效率,目前主要研發的奈米電池,以奈米燃料電池及奈米太陽電池兩種為主。
奈米燃料電池:
燃料電池是利用外在的燃料添加轉換成電能的發電裝置,只要補充燃料經由奈米觸媒轉化反應就有源源不絕的電源。它可以代替汽車的內燃機,也可以取代手機、筆記型電腦等電子產品中的鋰電及鎳氫電池。 燃料電池也可用來發電,跟傳統的火力發電相比,燃料電池的發電效率是火力發電的兩倍以上,而且在產生電能過程中無燃燒程序,不會危害到生態環境。
奈米太陽電池:
太陽能電池是將無法使用的光能轉成人類有辦法利用的電能,屬於乾淨的綠色能源,而奈米化的二氧化鈦薄膜型太陽電池不僅簡化了製作程序,也大大提升了光能轉換成電能的效率。台灣近幾十年來工商繁榮、人口密集,使用電量急遽增加,但最近幾年環保意識的抬頭,使得興建傳統發電廠越來越困難,因此奈米太陽電池對於台灣而言可以說非常環保又好用的選擇。 |
奈米電池的作用原理
奈米燃料電池的作用原理:燃料電池是一種電源產生器,是以氫氧或甲醇等為燃料,直接將化學能轉換為電能的裝置,以甲醇燃料電池為例,它的作用原理如下:甲醇在一邊的含有2~5奈米的鉑(Pt)或鉑化釕(PtRu)觸媒。電極上跟電解作用後,在陽極上將甲醇分解為電子(e-)、氫離子(H+)與二氧化碳(CO2)。電子沿著外部電流流到另一側的陰電極,使得氧氣和電解液反應產生帶了負電的氧離子(O-),在與陽極的氫離子再結合水分子( H2O)。燃料電池最終的副產品只有熱能與純水、二氧化碳,並不會產生高污染的硫化物、氮化物可以說非常地環保。另外觸媒的奈米化,可以讓觸媒表面積增大,提升反應效率增加,才能製作出有效的燃料電池。
陽極 CH3OH+H2O→6H++6e-+CO2
陰極 2/3 O2+6H++6e-→3 H2O
奈米太陽電池的作用原理:太陽電池是由P型及N型二片半導體組合而成的,利用光伏特原理,在太陽光照射到P-N半導體界面時,會產生電子及電洞,被激發的電子將會流向N型半導體,而電洞則會反向流向P型半導體,在與對外電路相連情況下,就可以將光能轉換為電能。