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研究生:湯敦仁
研究生(外文):Tun-Jen Tang
論文名稱:燃料電池式氣體電化學感測器之研製
指導教授:葛明德葛明德引用關係宋鈺
指導教授(外文):Ming-Der GerSung, Yuh
學位類別:碩士
校院名稱:國防大學中正理工學院
系所名稱:應用化學研究所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:70
中文關鍵詞:氣體感測器銀薄膜電極接觸角循環伏安法
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近年來,氣體感測器漸漸地被研究與開發,本研究以金、銀為感測物質,加入Nafion與鐵氟龍溶液混合成電極漿料,然後利用塗佈熱壓的方式,將漿料熱壓在碳紙上。所採取的製程類似燃料電池,分別以不同的條件下,進行氰化氫氣體感測元件的製備,以定電位法探討分析金、銀對氰化氫氣體的感測行為。藉由接觸角的量測、電化學分析與組裝測試等試驗,來分析判定感測電極的優劣,實際結果發現,銀電極對氰化氫的感測電流與氰化氫濃度呈線性關係。此外,在尋求最佳電極製備條件下,銀電極最佳的起始時間為10至20秒,應答時間為800至1000秒,可獲得最佳的感測靈敏度1.9671 mA/ppm。
Study and development of gas sensor are increasingly interested and has become appreciated in recent years. In our test utilizing gold and silver as detecting device by intruding in Nafion solution of PTFE, form a thick liquid material on carbon paper via hot press process. Our test is similar to fuel cell process, carrying on the manufacturing process under different conditions and analyzing the gold and silver detecting behavior against HCN gas. Detecting electrodes are qualified by examining the contact angle, electrochemical analysis and assembling test, under seeking the optimize condition of preparing of electrode. The results show that the silver electrode presents linear proportion relations with the detecting electric current and thickness of HCN, in addition, under seeking the optimize condition of preparing of electrode, the silver best initial time of electrode is 10 to 20 seconds, response time by 800 to1000 seconds, can obtain best sensitivity 1.9671 mA/ppm.
誌謝 ii
摘要 iii
ABSTRACT iv
目錄 v
表目錄 ix
圖目錄 x
1.緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
2.文獻回顧 3
2.1 感測器 3
2.2 氣體感測器之發展及其現況 6
2.2.1 觸媒燃燒型 6
2.2.2 半導體吸附型 6
2.2.3 紅外線遙測型 7
2.2.4 濕式電解質電化學型 7
2.2.4.1 電位感測法 7
2.2.4.2 電流感測法 8
2.2.4.3 電導性感測法 9
2.2.5 固態電解質電化學型 9
2.2.6 場效電晶體型 9
2.2.7 高分子材料氣體感測器 10
2.3 電化學感測器 10
2.3.1 液態電解質型 11
2.3.1.1 定電位電解型 11
2.3.1.2 電池反應型 11
2.3.1.3 隔膜離子電極型 11
2.3.2 固態電解質型 12
2.4 燃料電池 12
2.5 氣體擴散電極 12
2.6 電極材料 15
2.7 Nafion® 16
2.8 氰化氫簡介 18
2.9 氰化氫感測器 20
2.10 原理 20
3.實驗 22
3.1 實驗材料及藥品 22
3.2 實驗儀器設備 22
3.3 實驗方法 24
3.3.1 銀薄膜電極製作 24
3.3.2 銀薄膜電極之熱壓 25
3.3.3 銀薄膜電極的分析檢測 25
3.3.3.1 接觸角測試 25
3.3.3.2 電化學測試 26
3.3.3.3 表面型態觀察 26
3.4 電解液的配製 27
3.5 氣體感測器組裝與測試 27
3.5.1 氣體感測器組裝 27
3.5.2 氣體感測器測試 28
3.5.2.1 HCN氣體合成 28
3.5.2.2 氣體感測器測試 29
4.結果與討論 30
4.1 電極特性分析 30
4.1.1 接觸角量測 30
4.1.2 鐵氟龍(PTFE)含量的影響 33
4.1.3 電化學測試 37
4.1.4 電極結構 40
4.2 感測器組裝與測試 42
4.2.1 銀電極與金電極感測電流之測定 42
4.2.2 鐵氟龍含量對感測電流的影響 45
4.2.3 氰化氫氣體濃度對金電極感測電流的影響 48
4.2.4 氰化氫氣體濃度對銀電極感測電流的影響 53
4.3 感測器長期穩定性測試 60
4.4 討論 61
4.4.1 電極的製作 61
4.4.2 感測器的組裝測試 62
5.結論 63
6.未來規劃 64
參考文獻 65
自傳 70
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