臺灣博碩士論文加值系統

本研究主要探討影響直接甲醇燃料電池之相關參數，並加以分析。由於在不同的環境參數條件下，將會對電池效能有不同的影響。進而分析提昇燃料電池效能之方法，以有效改善其發電效率。
以下將研究結果敘述如下：
1.瞭解DMFC之重要元件。
2.影響DMFC效能之參數有甲醇水溶液濃度、質子交換膜厚度、觸媒、滲逶、溫度、壓力等，並且分析出各個參數對效能提昇之最佳值。
3.設計小容量之DMFC並應用於3C電子產品上。

The study mainly explores the relative Parameter of effect to direct methanol fuel cell (DMFC) and the design of fuel cell. Due to the cells efficiency parameters condition, the character of fuel cell efficiency have the different influence.
As following as the research result：
1. To understands the important element of DMFC.
2. Concentration, Membrane thickness, the catalyst, Crossover temperature and pressure have an effect on the parameter of DMFC efficiency and each parameter analyzes to the best value.
3 To design the small power DMFC and apply to 3C electronic products.

中文摘要......................................................i
英文摘要.....................................................ii
誌謝........................................................iii
目錄.........................................................iv
表目錄......................................................vii
圖目錄.....................................................viii

第一章前言....................................................1
1.1 研究背景與動機............................................1
1.2 研究目的..................................................3
1.3 研究步驟..................................................3
1.4 研究限制..................................................5

第二章文獻探討................................................6
2.1 燃料電池簡介..............................................6
2.2 DMFC 之元件結構與特性.....................................7
2.2.1 質子交換膜..............................................9
2.2.2 觸媒與電催化反應........................................9
2.2.3 雙極板與流場...........................................11
2.2.4 DMFC 的動作原理........................................14
2.3 DMFC 國內外相關理論介紹..................................15
2.3.1 DMFC 甲醇水溶液濃度之影響..............................15
2.3.2 DMFC 質子交換膜厚度之影響..............................16
2.3.3 DMFC 觸媒層之影響......................................17
2.3.4 DMFC 流場之影響........................................18
2.3.5 電能轉換...............................................19
2.3.6 DC-DC Converter........................................21
2.4 數學模式.................................................21
2.4.1 電極反應動力學.........................................21
2.4.2 電化學熱力學...........................................22
2.5 統御方程式...............................................23
2.5.1 質子交換膜.............................................23
2.5.2 擴散層守恆方程式.......................................23
2.5.3 流道守恆方程式.........................................24
2.5.4 邊界條件...............................................24
2.6 小結.....................................................26

第三章實驗方法...............................................28
3.1 實驗設備.................................................28
3.2 實驗方法.................................................30
3.3 燃料電池系統之設計.......................................37
3.3.1 燃料電池本體設計.......................................37
3.3.1.1 雙極板流場之設計原則.................................39
3.3.1.2 甲醇觸媒之設計.......................................40
3.3.2 周邊輔助系統(BOP) .....................................41
3.3.3 能源管理系統(ENS) .....................................41
3.3.4 燃料匣(Cartridge) .....................................41
3.4 甲醇燃料電池系統之設計...................................42

第四章結果與分析.............................................43
4.1 單電池活化...............................................48
4.1.1 利用氫氣加速活化.......................................48
4.1.2 利用甲醇活化...........................................48
4.2 DMFC 之設計..............................................49
4.2.1 對DMFC 效能提昇之最佳值................................55
4.2.2DMFC 之整體系統架構.....................................55
4.2.3 結語...................................................55

第五章結論...................................................57
5.1 結論.....................................................57
5.2 未來研究方向.............................................58

參考文獻.....................................................59
簡歷.........................................................62

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