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研究生:徐百禾
研究生(外文):Pai-Ho Hsu
論文名稱:DMFC電池組最佳化設計與穩定性分析
論文名稱(外文):Optimum Design and Stability of DMFC Stack
指導教授:翁芳柏翁芳柏引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:元智大學
系所名稱:機械工程學系
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:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:直接甲醇燃料電池
外文關鍵詞:Direct Methanol Fuel Cell
相關次數:
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影響直接甲醇燃料電池性能的參數有許多,以操作條件來看有電池溫度、燃料的濃度與種類、反應物流量、壓力與雙極板的金屬材料選擇等;電池系統而言影響其性能的條件又有電解質成分、厚度、觸媒成分與比例、流道型式,擴散層等。本論文先以電池內部的膜電極組與碳布的組合做討論,組合出不同的氣體擴散層壓縮量,接著再以改變操作條件,測試直接甲醇燃料電池組的整體穩定性,與分析不同甲醇溶液與氣體流量對性能的影響,並且加入動態量測與長時間測試,藉此觀察直接甲醇燃料電池組的流道設計是否適用於商業應用上。
There are many parameters influence the DMFC, according to the operating conditions such as cell temperature, concentration and species of the fuel, reactant flow rate, stress, and the metal materials of the bipolar ; actually some factors like electrolyte, thickness of membrane, catalyst ingredient, channel type, diffusion layer. In this research we will discuss MEA and carbon clothes in the cell, also change operating conditions then test the stability, and analyze the effect to the performance about different methanol solution and gas fluid rate, dynamic measurement and long term operation test, according to these conditions, we can observe if the stack of DMFC is suitable for commercial application
書名頁 ………………………………………………………………………… i
論文口試委員審定書 …………………………………………………………… ii
授權書 ……………………………………………………………………………iii
中文摘要 …………………………………………………………………………iv
英文摘要 …………………………………………………………………………v
誌謝 ………………………………………………………………………………vi
目錄 …………………………………………………………………………… vii
表目錄 ……………………………………………………………………… ix
圖目錄 ………………………………………………………………………… x
第一章 緒論 …………………………………………………………………… 1
1.1 前言 ……………………………………………………………………… 1
1.2 燃料電池簡介 …………………………………………………………… 4
1.3 燃料電池種類………………………………………………………… 7
1.4 燃料電池原理 …………………………………………………………… 15
1.5 燃料電池的極化現象 …………………………………………………… 16
1.6 文獻回顧 ………………………………………………………………… 17
1.7 研究目的 ………………………………………………………………… 27

第二章 直接甲醇燃料電池組設計製作與實 ………………………………… 29
2.1 燃料電池發電原理 …………………………………………………… 29
2.2 直接甲醇燃料電池 …………………………………………………… 30
2.3 直接甲醇燃料電池構造 …………………………………………… 32
2.4 影響直接甲醇燃料電池性能參數 …………………………………… 35
2.5 直接甲醇燃料電池組設計 ……………………………………………… 36
2.5.1 流道的設計種類 ………………………………………………… 36
2.5.2 柵欄式流道 ……………………………………………………… 37
2.5.3 蛇型式流道 ……………………………………………………… 37

第三章 實驗設備與研究方法 ………………………………………………… 38
3.1 MEA性能活化測試 ……………………………………………………… 38
3.1.1 實驗測試系統儀器 …………………………………………… 38
3.1.2 電池設計與CNC加工流程 ……………………………………… 38
3.1.3 MEA性能活化測試 ……………………………………………… 39
3.1.4 實驗條件 ……………………………………………………… 40
3.1.5 甲醇水溶液的單位換算 ……………………………………… 40
3.1.6 活化方法 ……………………………………………………… 40
3.2 氣體擴散層壓縮量測試 ………………………………………………… 41
3.2.1 實驗測試系統儀器 ……………………………………………… 41
3.2.2 電池設計與CNC加工流程 ……………………………………… 41
3.2.3 氣體擴散層壓縮量測試 ………………………………………… 42
3.2.4 實驗條件 ………………………………………………………… 42
3.2.5 實驗步驟…………………………………………………………… 42
3.3 電池組流道設計與分析 ………………………………………………… 43
3.3.1 實驗測試系統儀器 …………………………………………… 43
3.3.2 電池設計與CNC加工流程 ……………………………………… 43
3.3.3 自製直接甲醇燃料電池組 ……………………………………… 44
3.3.4 MEA備製步驟 ………………………………………………… 44
3.3.5 電池流道設計參數 …………………………………………… 45
3.3.6 實驗步驟與方法 ……………………………………………… 46

第四章 實驗結果與討論………………………………………………………… 47
4.1 MEA活化測試 …………………………………………………………… 48
4.2 氣體擴散層壓縮量測試 ………………………………………………… 48
4.3 單電池MEA穩定性比較 ………………………………………………… 50
4.4 電池組穩定性測試 ……………………………………………………… 51
4.5 電池組動態量測實驗 …………………………………………………… 56

第五章 結論與未來展望 ……………………………………………………… 58
5.1 單電池內部設計對性能之影響 ………………………………………… 58
5.2 電池組流道設計與分析 ………………………………………………… 58
參考文獻 ………………………………………………………………………… 60
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