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燃料電池系統是一個透過氧化還原反應，將化學能轉換為電能的裝置。與一般電池最大的不同點在於—燃料電池是發電而非儲能裝置，只要燃料的供應充足不間斷，就能源源不絕的產生電力。燃料電池可以立即提供電力，而發電過程只會產生水和微量的二氧化碳，被視為深具發展潛力的綠色能源。
一個完整的燃料電池系統包含四大結構: 1. 燃料電池本體( Main Body) 2. 周邊輔助系統(BOP: Balance of
Plant) 3.能源管理系統( EMS: Energy
Management System) 4.燃料匣( Cartridge)。系統整體的尺寸、功率及效能取決於上述結構與元件，不同的元件有不同的特性及最適參數，而這些因素則是影響系統整體性能表現的重要關鍵。
燃料電池堆(Stack)的作用為系統中發電本體，其反應形式依燃料種類來源而有所不同。以勝光直接甲醇燃料電池堆(Stack)為例，說明燃料電池運作原理：MEA(膜電極組)在燃料電池堆中扮演發電的關鍵角色， 每片MEA又分為負極(陽極)與正極（陰極）兩面。以５層MEA為例，中央為質子交換膜(Membrane)，兩側為觸媒層(Catalyst)， 最外面兩側則是氣體擴散層 (GDL)。MEA的作用在於傳導離子與分隔陰陽極，甲醇與觸媒反應後會裂解產生氫離子與電子，此時質子交換膜能夠協助傳導氫離子同時隔絕電子，電子再經由外部電路傳導至陰極產生電能。
影響燃料電池性能因素
燃料電池系統設計需考量不同的特性與變數。例如，氧氣的供應為氧化還原反應的必要元素，若缺乏氧氣或氧氣供應不足，則反應就會減緩或停止。另外，在直接甲醇燃料電池中，水管理也是非常重要的一環，因為它能協助將質子由陽極傳導到陰極，但若因反應生成的水未能順利排除，將造成積水現象，降低電池效能。而不同的燃料電池種類操作溫度也隨之不同，如 SOFC操作溫度範圍介於600ºC ~ 1000ºC間，而DMFC則只需要40º ~ 80ºC即可運作，兩者相較則DMFC較適合可攜式產品應用。上述之外，其他另有許多影響燃料電池表現的因素。各使用者可依其不同需求去選擇合適對應之燃料電池系統。
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