2-4-1-1 由探究的活動，嫻熟科學探討的方法，並經由實作過程獲得科學知識和技能。 

2-4-5-4 瞭解化學電池與電解的作用。 

2-4-8-8 認識水、陸及空中的各種交通工具。 

3-4-0-1 體會「科學」是經由探究、驗證獲得的知識。 

8-4-0-6 執行製作過程中及完成後的機能測試與調整。

 1839 年，英國科學家葛洛夫利用白金當電極，製造了人類第一個燃料電池。 1960 年，美國 NASA 利用燃料電池為太空船供電。2009 年，日本推出配備燃料電池的綠色能源住宅 10 萬戶，預計 2030 年增至 530 萬戶，開啟了大規模「分散式發電」契機。2015 年，世界各大車廠開始量產或準備量產氫汽車。 

從上述發展軌跡，顯示以氫(或含氫化合物)為能源的燃料電池，可能逐漸取代熱機(內燃機與外燃機)，成為發電及運輸動力的主流。主要原因在於其「電化學」過程，熱耗損極低，不受卡諾循環等熱機定律限制，能源效率可高達 60%以上。反觀汽油車的能源效率約僅 25%，柴油車 35%，油電混合車 40%。若從「總效率」的觀點來看(從油井、氣井或煤礦場開始計算)：汽油車的總效率是 15%，氫汽車可達 40%。 

因此，無論如何計算，氫汽車的效率，都是汽油車的二倍多。只要氫汽車售價能逐漸降低，在數十年後，可能預見「氫汽車滿街跑」的光景。我們當然樂觀其成，因為氫汽車的汙染極低(不排放 PM10、PM2.5)，有利於環境及人體健康。(在日本，不含政府補貼的 70 萬，氫汽車的售價約台幣 140 萬。) 

目前我國的氫氣製程，大部分以天然氣為原料，利用蒸氣重組法或甲烷水合法製氫。中國是世界產氫第二大國，大部分由煤炭製氫。德國巴斯夫化學公司

（BASF），正在研究一種高效率的氫氣製程──在超高溫下，讓甲烷直接脫氫，此技術如果成熟，將使目前氫氣價格大幅降低一半以上，更有利於氫能源之發展。綜上所述，「燃料電池」由於其高效率，已逐漸顯現其「未來可能的重要性」，因此讓學生認識與瞭解它，實有其必要。唯目前市售燃料電池教具，價格偏高。「完全看不清楚」內部構造的，約要數千元；「看不太清楚」的，則高達數萬元，一般中小學，無能力購買此昂貴教具。 

本教案製作的「安全燃料電池」，是以備長炭為電極，以小蘇打為電解質，取代傳統的氫氧化鈉(強鹼)，使教具十分安全。學生親自透過燃料電池的製作，可完全瞭解其發電原理。每組「燃料電池」材料成本約僅 500 元，使教具與教案推廣容易。(如果部分材料使用回收物，則每組不到 300 元) 

每組(約 4 至 8 人)共同合作，製作 1 組燃料電池，1 組的材料如下： 

1. 長度 10 公分以上備長炭 2 支(價格共 40 元以下，向大型木炭行購買) 

2. 重量百分濃度 5%小蘇打水溶液約 300ml(自然教室有) 

3. 500ml 廣口透明容器 1 個(自然教室有) 

4. 任何直流電源供應器，家用電器充電器、行動電源等皆可。 

5. 鱷魚夾(長度 8 公分以上)4 支(五金行有售) 

6. 0.5V、10mA 馬達風扇 1 組(網路有售，品名：太陽能馬達及風扇) 

7. 30 公分正方形不織布 2 片(文具店可購得) 

8. 0.1mm 電線/1 公尺(五金行有售) 

9. 斜口鉗 1 支(五金行有售) 

(1)略述燃料電池的發電原理。

(2)燃料電池與乾電池(鋰電池、鉛蓄電池)有何不同？

(3)查一下網路資料，請您評估2030年人類的「能源組合」。

(4)熱機的功用？

(5)熱機包括哪幾種？

(6)常見的內燃機有哪幾種？

(7)常聽說的外燃機有哪幾種？

(8)想像一下，300年後，熱機會絕跡嗎？為什麼？ 

實驗安全事項

無

實驗廢棄物處理

無(此教具可永久使用，如功能退化，請拆洗晾乾即可恢復) 

教學心得(本活動之效益)

(1)   從動手做活動，體會人類能源科技、環保科技的發展。

(2)   燃料電池經歷 170 年的研究，才在 21 世紀落實到人類實際生活。學生可以體

會「科學」是經由長期探究、驗證、累積，而獲得的知識，不是一蹴可及。

(3)   本活動可培養學生「精密確實」的科學態度。例如，鱷魚夾與電線的壓接，必須十分完善（照片下），否則，即使是微小細節，也會導致實驗失敗。

(4)  本活動使用小蘇打做為電解質，不使用傳統的氫氧化鈉(強鹼)，安全 100%，使教師更能放心推廣本活動。 

 使用不織布包覆電極的原創者：林宣安老師

壹、準備活動

★教師準備：活動材料 

項目 .材料 / 數量 /金額 (元) 

1. 長度10公分以上備長炭/2支 /$40元 

2. 30公分正方形不織布/2片 /$30元 

3. 重量百分濃度5%小蘇打水溶液約/300ml /$1元 

4. 500ml廣口飲水塑膠杯/1個 /$40元 

5. 任何直流電源供應器(可使用回收物，例如，家用電器充電器等)/1組 /$200元 

6. 鱷魚夾(長度8公分以上)/4支 /$40元 

7. 0.5V、10mA 太陽能馬達風扇/1組 /$80元 

8. 0.1mm 電線/1 公尺/$1元 

9. 斜口鉗/1支(可使用學校公物) /$100元 

以上每組材料，共計$532元 

如果電源供應器使用回收物，斜口鉗使用學校公物，每組材料共計$232元