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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳沛伸
研究生(外文):Chen Pei-Shen
論文名稱:太陽能氫氣產生器儲氫加壓研究
論文名稱(外文):Hydrogen storage/compress system of solar-hydrogen generator
指導教授:郭景宗郭景宗引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:機械工程學研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:太陽能氫氣產生器加壓
外文關鍵詞:solarhydrogen generatorcompress
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本文的宗旨在於建立一個迅速儲氫的系統,並且以無污染動力的概念,以太陽能供電給電解器產氫,再將所產的氫氣純化後儲存起來成為氫能。
而要達成此一目的,除了本實驗室既有的太陽能板以及氫氣產生器外,還必須改善氫氣產生器產氫之排放壓力過小的問題,為了避免氫氣儲存過於漫長而影響整個系統,因此有必要將低壓氫氣加壓至高壓以便排入儲氫合金罐,而這又牽涉到了必須設計一個加壓器來壓縮氫氣,因此加壓氫氣便成為此系統是否能順利運轉的關鍵。本文將探討如何設計出一適合的加壓器,討論如何將電解器出口低壓的氫氣壓縮成高壓,其整體過程將有理論模擬以及實驗的比較。除此之外,我們也使用一組八片的全新電池組,希望能改善產氫速率。
而完成了此一加壓系統後,發現確實可以將氫氣加壓至排放入儲氫合金罐內的理想壓力,因此氫氣儲存的問題可望解決。若能解決儲氫問題,不但能實現連續產氫的理想,還能使太陽能─氫氣產生器獨立發電系統完備,其系統在白天時收集太陽能供給蓄電池以及氫氣產生器,目的在於儘量於白天時將太陽能轉化為氫能,以便於晚上無陽光時利用氫氣供給燃料電池發電,以維持額定的負載。

Solar-hydrogen generator has a problem on storing hydrogen,the proposal of this paper is to establish a hydrogen storage system to improve the weakness of hydrogen generator.
Choosing metal hydride as a hydrogen storage,the idea storing hydroden pressuer is 8 atm,so compressing the hydrogen generated by hydrogen generator is necessary,then the hydrogen will be filled into metal hydride fast. Designing a compressing storage which can compress hydrogen to higher pressure.To improve the rate of hydrogen generating,we also adopt a new 8-stack cell electrolyser.
If the problem on storing hydrogen can be solved,the idea of “continuous generating hydrogen” would be achieved.It will also play a key role on ”Solar Hydrogen Fuel Cell and Battery Based Power System”. The system is equipped with a solar PV panel, a hydrogen fuel cell, an alkaline electrolyser, lead-acid batteries and hydrogen storage system. “Solar-Hydrogen system” is a emission-free operation. The fluctuation in available solar radiation necessitates energy storage to match the shifting of daily power demand.

摘要 ------------------------------------------------------- 1
英文摘要 --------------------------------------------------- 2
鋕謝 ----------------------------------------------------- 3
第一章 緒論 ----------------------------------------------- 4
 
1.1 氫氣產生器介紹 ---------------------------------------- 4
 
1.2 儲氫合金罐介紹 ---------------------------------------- 6
 
1.3 太陽能獨立發電系統 ------------------------------------- 9
1.3.1 太陽能晶片發電原理與太陽能晶片效率 量測--------------- 11
1.3.2 氫氣產生器產氫效率 與燃料電池發電效率 量測 ----------- 12
1.3.3 燃料電池性能測試 ------------------------------------ 13
1.3.4 鉛酸電池充放電效率與充電控制器能源轉換效率 ----------- 14
1.4 文獻回顧 ----------------------------------------------- 17
第二章 研究動機與理論基礎 ---------------------------------- 20
2.1 研究動機 --------------------------------------------- 20
2.1.1 研製氫氣加壓系統的原因 ------------------------------ 20
2.1.2 氫氣加壓系統的設計概念 ------------------------------ 21
2.1.3 氫氣加壓系統的理論推導 ------------------------------ 22
2.1.4 氫加壓各個過程的數學模擬 ------------------------ 25
第三章 實驗器材準備及設計 --------------------------------- 29
3.1 前言 ----------------------------------------------- 29
3.2 根據理論決定儲氫加壓桶各元件 --------------------- 29
3.2.1 加壓桶樣式、尺寸 --------------------------------- 29
3.2.2 加壓方式、管路配置 -------------------------------- 34
3.2.3 整合後完成的儲氫加壓系統 ------------------------- 40
3.3 八片式電解器 ------------------------------------ 41
3.4 實驗流程設計 ---------------------------------------- 42
3.4.1 充氫流程 ------------------------------------ 42
    3.4.2加壓過程 ------------------------------------ 44
3.4.3 釋氫過程 ------------------------------------ 45
第四章 電解器效能測試及儲氫加壓實驗 ----------------------- 46
4.1 電解器效能測試 ---------------------------------------- 46
4.2 儲氫加壓實驗 ------------------------------------------ 47
第五章結論,檢討與未來展望 ---------------------------------- 48
參考文獻 ------------------------------------------------- 50
表目錄 --------------------------------------------------- 52
圖目錄 --------------------------------------------------- 54

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張志麟/國立臺灣大學/機械工程學研究所/90/碩士/90NTU00489023/國家圖書館/太陽能氫氣產生器的研製

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