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博碩士論文 etd-1206106-163924 詳細資訊
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論文名稱
Title
PEFC觸媒層柱狀微結構對性能影響之探討
Performance Improvement of a PEFC with the Pillared Structured Catalyst Layer
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
65
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2006-10-26
繳交日期
Date of Submission
2006-12-06
關鍵字
Keywords
燃料電池、柱狀結構、水淹
PEFC, HPMS, micro structure, flooding
統計
Statistics
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中文摘要
提升燃料電池的性能可從增加觸媒利用率著手。本研究利用撥水柱狀結構增加陰極觸媒層與氧氣的接觸面積,使性能提升40%。而製作出大型撥水柱狀結構,使性能提升約20%,此提升幅度與接觸面積增加率相符。另將小型撥水柱狀結構loading量減半改變陰極觸媒層與氧氣的接觸面積,性能提升量亦減為1/2。這些實驗均顯示,反應區只在觸媒層表層,從而將陰極Pt loading由1.0mg/cm2降低至0.5 mg/cm2,性能亦無明顯降低,因此大幅提升了觸媒利用率。
Abstract
Increasing the catalyst utilization is one way to improve the performance of a fuel cell. In this study, the hydrophobic pillared micro structures (HPMS) is used to increase the oxygen/ catalyst layer interface and thereby raise the performance by about 40%. By using the HPMS of a large size, the performance is improved by around 20%, which is just the same as the increment of the contact surface between oxygen and catalyst layer. By halving the loading of the small HPMS and thus increasing the contact surface between oxygen and the catalyst layer by half of the previous amount, the performance increase is also halved. These experimental results indicate that the main reaction zone is near the surface between oxygen and the catalyst layer. Consequently, there is no obvious decrement in the performance when the Pt loading of cathode is halved, just as the experimental results indicated. As a result, the utilization of catalyst is raised substantially.
目次 Table of Contents
目錄.............................................................................................................I
圖目錄......................................................................................................IV
論文摘要(中文).......................................................................................VI
論文摘要(英文)..................................................................................... VII
第一章 緒論......................................................................................1
1.1前言..................................................................................................1
1.2燃料電池之種類..............................................................................2
第二章 PEFC之介紹......................................................................5
2.1 PEFC之工作原理...........................................................................5
2.1.1反應機制....................................................................................5
2.2 PEFC基本架構............................................................................5
2.2.1 質子交換膜..............................................................................5
2.2.2 雙極板......................................................................................6
2.2.3 電極..........................................................................................7
第三章 影響燃料電池性能之因素..................................................9
3.1 燃料電池的極化現象....................................................................9
3.2 文獻回顧......................................................................................11
3.3 研究目的......................................................................................17
第四章 實驗.........................................................................................19
4.1 實驗材料......................................................................................19
4.2實驗設備........................................................................................19
4.3 MEA製作......................................................................................21
4.3.1 質子交換膜的處理................................................................21
4.3.2 MEA熱壓................................................................................22
4.4 量測條件......................................................................................23
4.4.1電池規格..................................................................................23
4.4.2 燃料氣體................................................................................23
4.4.3 電池排水裝置........................................................................24
4.4.4 性能量測................................................................................24
第五章 結構製作與實驗結果分析................................................26
5.1 撥水柱狀結構尺寸......................................................................26
5.2 撥水柱狀結構電極製作............................................................. 26
5.2.1 催化層製作前之準備............................................................27
5.2.2 沉積方式................................................................................28
5.2.3 撥水柱狀結構製作................................................................29
5.2.4 催化層製作............................................................................30
5.3 結果與分析..................................................................................31
第六章 結論與展望...........................................................................34
6.1 結論..............................................................................................34
6.2 未來展望......................................................................................35
參考文獻................................................................................................36
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