跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(44.200.122.214) 您好!臺灣時間:2024/10/06 04:04
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:魏境潤
研究生(外文):Jing-Run Wei
論文名稱:固態氧化物燃料電池膜電極組楊及燒結溫度對電池性能之影響
論文名稱(外文):Effects of sintering temperature on performance of Ni/YSZ anodes
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:2007
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:42
中文關鍵詞:固態氧化物燃料電池燒結
外文關鍵詞:SOFCsinteringNiO
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:696
  • 評分評分:
  • 下載下載:2
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
固態氧化物燃料電池(SOFC)較之其他種類燃料電池之差異,便在於其較高的操作溫度。舉凡SOFC各部之材料包含電池本體以及內部之電極及電解質,皆須具有可承受高溫之基本性質。事實上不只電池操作溫度高於一般電池,在SOFC膜電極組的製備過程中甚至需要經過一更高溫度的燒結過程。此燒結過程將使得NiO(導電物質)以及YSZ(電解質)的孔隙產生改變,藉以傳導離子和電子使得電池得以運作。
本研究主要鎖定於SOFC之膜電極組中陽極和電解質之燒結溫度。以此為操作條件進行不同實驗,企圖以多元角度切入更具體的剖析燒結溫度所造成的影響。此部分相關的研究文獻並不十分豐富且仍有深入探討的空間。是以本次研究中針對主題分別安排了性能測試型態學觀察、密度量測、以及電導度的量測。由性能測試可發現燒結溫度高者,於低電流輸出段性能理想,高電流段反被低溫者超越,而高溫燒結膜電極組織表面積及緻密度皆較低,卻有較佳之導電度。反之低溫燒結膜電極組有較大的反應表面積,然導電度卻不盡理想。受到各參數影響,極化曲線圖中各燒結溫度之膜電極組產生了交叉點。
In this research , electrochemical activity and material property for the anode of SOFC which sintered at different temperature were studied . Ni/YSZ is obtained by reducing a NiO/YSZ for the multi-layered anode . The current-voltage characteristics for single cell with the multi-layered anode were measured . Surface area of anode sintered at different temperature were calculate by Brunauer-Emmett-Teller (BET) , and also obtained the morphology of electrode structure by scanning electron microscope (SEM) . As the results , reactant area and morphology can be effected obviously by increasing or decreasing the sintering temperature , and which also influence the conductivity of electrode structure . Conductivity of electricity and surface were two important factors for the electrochemical activities that could be understood according to the result of current-voltage characteristic .
書名頁 ………………………………………………………………………… i
中文摘要……………………………………………………………………ii
英文摘要……………………………………………………………iii
目錄 …………………………………………………………………………iv
表目錄……………………………………………………………………v
圖目錄……………………………………………………………………vi
一、 實驗動機與文獻回顧……………………………………1
1.1 固態氧化物燃料電池簡介…………………………………1
1.2 文獻回顧………………………………………………2
1.3 實驗動機………………………………………………6
二、 燃料電池結構………………………………………………8
2.1 固態氧化物燃料電池設計…………………………………8
2.2 固態氧化物燃料電池內部設計……………………………9
2.2.1 薄膜電極組(MEA) ………………………………………9
2.2.2 兩側端板…………………………………………………10
2.2.3 防漏材料…………………………………………………11
三、 實驗儀器與方法……………………………………………12
3.1 CNC加工…………………………………………………12
3.2 實驗測試系統與設備………………………………………12
3.3 實驗目的與步驟……………………………………………13
3.3.1 熱重量分析實驗……………………………………………13
3.3.2 自製不同燒結溫度之膜電極組………………………………14
3.3.3 電池性能測試………………………………………………15
3.3.4 膜電極組密度量測………………………………………………16
3.3.5 表面積量測…………………………………………………… 18
3.3.6 導電度量測實驗…………………………………………………19
四、 結果與討論…………………………………………………20
4.1 熱重量分析測試…………………………………………21
4.2 電池性能測試…………………………………………22
4.2.1 1250℃、1300℃、1350℃溫度群組之性能展現…………23
4.2.2 1400℃、1450℃、1500℃溫度群組之性能展現…………24
4.2.3 1500℃、1550℃、1600℃溫度群組之性能展現…………25
4.3 密度量測實驗…………………………………………… 26
4.4 表面積量測實驗………………………………………… 27
4.5 導電度量測實驗………………………………………… 28
五、 結論……………………………………………………… 31
六、 參考文獻………………………………………………… 32

表 目 錄

表一 ………………………………………………………… 35
表二 ………………………………………………………… 35
表三 ………………………………………………………… 35
表四 …………………………………………………………………  35
































圖 目 錄

圖2.1 平板型SOFC電池設計………………………………………36
圖2.2 管狀SOFC概要圖解…………………………………………36
圖4.1 (a)porous anode tape(b)anode tape熱重量分析結果……… 37
圖4.2 1250℃、1300℃、1350℃溫度群組之性能曲線圖………………38
圖4.3 1250℃電解質厚度增加極化曲線圖………………………………38
圖4.4 1400℃&1200℃燒結製成之膜電極組…………………………… 39
圖4.5 1400℃、1450℃、1500℃溫度群組之性能曲線…………………39
圖4.6 1500℃、1550℃、1600℃溫度群組之性能曲線…………………40
圖4.7 密度量測數據圖……………………………………………………40
圖4.8 陽極表面SEM結果(a)1250℃(b)1350℃(c)1450℃(d)1550℃…41
圖4.9 表面積數據圖………………………………………………………41
圖4.10 導電度數據圖………………………………………………………42
1. H. Koide, Y. Someya, T. Yoshida, T. Maruyama,
“Properties of Ni/YSZ cermet as anode for SOFC,”
Solid State Ionics 132, 2000, pp.253-260.
2. T. Hatae, N. Kakuda, T. Taniyama, Y. Yamazaki, ”Low
temperature preparation and performance of Ni/YSZ anode
with a multi-layered structure for SOFC,” Journal of
Power Sources 135, 2004 pp. 25–28,
3. A. C. Müller, D. Herbstritt and E. Ivers-Tiffée,
“Development of a multilayer anode for solid oxide fuel
cells.” Solid State Ionics, Volumes 152-153, December
2002, pp. 537-542.
4. H. S. Spacil,US Patent 3,558,360;filed October
30,1964, modified November 2,1967,granted March 31,1970.
5. H. Abe, K. Murata, T. Fukui, W.-J. Moon, K. Kaneko, M.
Naito “Microstructural control of Ni/YSZ cermet anode
for planer thin-film solid oxide fuel cell.” Thin
Solid Films 496,2006, pp. 49-52.
6. C. Mallon, K. Kendall, “Sensitivity of nickel cermet
anodes to reduction conditions.” Journal of Power
Sources 145, 2005, pp. 154–160,
7. S. D. Kim, S. H. Hyun, J. Moon, J. H. Kim, R. H. Song,
“Fabrication and characterization of anode-supported
electrolyte thin film for intermediate temperature
solid oxide fuel cell.” Journal of Power Sources 139,
2005 pp.67–72,
8. W. Winkler, J. Kruger, “Design and manufacturing of a
tubular solid oxide fuel cell combustion system.”
Journal of Power Sources, Volume 71, Issues 1-2, 15
March 1998, pp.244-248.
9. D.Eng, M.Stoukides and T.McNally, “Rate and oxygen
activityoscillations during hydrogen oxidation on
polycrystalline nickel.” Journal of Catalysis, Volume
106,Issue 2, August 1987, pp. 342-353.
10.O. Yamamoto, “Solid oxide fuel cells: fundamental
aspects and prospects.” Electrochimica Acta 45, 2000,
pp. 2423–2435.
11.B. Weitao, C. Qibing, M. Guangyao, “Effect of NiO/YSZ
compositions on the co-sintering process of anode -
supported fuel cell.” Journal of Membrane Science,
Volume 259, Issues 1-2, 15 August 2005, p.p 103-109.
12.T. Fukui, K. Murata, S. Ohara, H. Abe, M. Naito, K.
Nogi,“Morphology control of Ni–YSZ cermet anode for
lower temperature operation of SOFCs.” Journal of
Power Sources 125, 2004 pp.17–21.
13.T. Fukui, S.Ohara, M. Naito, Kiyoshi. Nogi,
“Performance and stability of SOFC anode fabricated
from NiO/YSZ composite particles. “ journal of the
European Ceramic Society 23, 2003 pp. 2963-2967
14.H. Tu, U. Stimming, “Advances, aging mechanisms and
lifetime in solid-oxide fuel cells.” Journal of Power
Sources 127, 2004 pp.284–293.
15.M. Kleitz, F. Petitbon, “Optimized SOFC electrode
Microstructure,” Solid State Ionics 92, 1996 pp.65-74.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
無相關期刊