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研究生:徐維廷
研究生(外文):WEI-TING SHIU
論文名稱:可撓曲變形之燃料電池研製
論文名稱(外文):The fabrication of a flexible PEMFC.
指導教授:李明三李明三引用關係
指導教授(外文):Ming-San Lee
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:機械與機電工程學系研究所
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:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:129
中文關鍵詞:cell結構電流收集器可撓式
外文關鍵詞:current collectorsFlexiblecell structure
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近年來產品越來越追求外觀,因此產品外觀均以弧形表面為主,而如果能研發可撓式燃料電池,將可撓式燃料電池黏貼於產品弧形表面,不僅可以對產品供電並且方便攜帶、低污染,非常具有可攜式燃料電池潛力。
實驗過程發現決定性能關鍵在於碳纖維束多寡、柔軟度與彈簧所施加壓力的均勻性等因素。
經實驗得知撓曲曲率半徑45.5cm,電池繞著X、Y、XY軸性能與未撓曲性能一樣,而繞著X軸撓曲曲率半徑縮小,性能並沒有降低,繞著XY軸撓曲曲率半徑縮小時,性能也沒有明顯下降,但繞著Y軸撓曲曲率半徑縮小,性能有稍微下降,從I-V Curve得知曲率半徑縮小,纖維束與電極接觸電阻也隨之增加,但此性能下降幅度是在可接受的範圍內。
此可撓式燃料電池,可在曲率半徑45.5~10.58cm範圍內撓曲性能相差不大,此電池具有可攜式燃料電池潛力,優點為低污染、高效率且攜帶方便。
In recent years, an increasing pursuit of product appearance, so the surface appearance of the product are the main arc, but if we can develop the flexible fuel cells, fuel cells will be able to scratch-type adhesive on the product curved surface, not only for product supply and portable, low pollution have great potential for portable fuel cells.

Performance of the experiment found that the decision lies in the amount of carbon fiber bundles, softness and spring pressure on the uniformity imposed by such factors.

The experiment that bending radius of curvature of 45.5cm, the battery around the X, Y, XY axis deflection performance and the performance is not the same, and the radius of curvature around the X-axis deflection narrow, performance is not reduced, around the XY axis deflection narrow the radius of curvature, the performance has not decreased significantly, but the radius of curvature around the Y-axis deflection reduced, performance has slightly dropped, from IV Curve that the radius of curvature smaller fiber bundles and electrode contact resistance also increases, but this performance decline in the acceptable range.

This will be a torsion-type fuel cell, can be the radius of curvature 45.5 ~ 10.58cm or less within the flexural performance, this battery has the potential of portable fuel cells, advantages of low pollution, high efficiency and easy to carry.
目錄 I
摘要 XII
Abstract XIII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究目的與動機 6
第二章 實驗材料及實驗儀器 7
2.1 實驗材料 7
2.2 實驗設備 8
2.3 MEA製作 10
2.3.1 質子交換膜處理 10
2.3.2 MEA熱壓 10
2.4 性能量測 11
第三章 電池設計與架構 12
3.1 傳統Stack無法撓曲變形的困難點 12
3.2 新型Stack設計 13
3.2.1 新型電流收集器 13
3.2.2 碳纖維固定器設計 14
3.2.3 新型cell結構 16
第四章 可撓式燃料電池可行性實驗結果與分析 17
4.1 EPDM Stack 17
4.1.1 單cell性能 17
4.1.2 結果與分析 18
4.2 彈簧問題 19
4.2.1 單cell性能 19
4.2.2 結果與分析 19
4.3 彈簧改良 20
4.3.1 EPDM單cell性能 20
4.3.2 結果與分析 21
4.4 橡膠單cell 22
4.4.1 單cell性能 22
4.4.2 結果與分析 23
4.5 橡膠3 cell 23
4.5.1 3 cell性能 23
4.5.2 結果與分析 24
4.6 彈簧分析 25
4.6.1 施壓均勻性分析 25
4.6.2 結果與分析 27
第五章 曲率對可撓式燃料電池實驗結果與分析 31
5.1 橡膠2 cell 31
5.1.1 撓曲定義 31
5.1.2 繞X軸撓曲性能之影響 31
5.1.2.1 2 cell性能 31
5.1.2.2 結果與分析 32
5.1.3 繞XY軸撓曲性能之影響 33
5.1.3.1 2 cell性能 33
5.1.3.2 結果與分析 34
5.2 矽膠單cell 35
5.2.1 撓曲定義 35
5.2.2 繞X軸撓曲性能之影響 35
5.2.2.1 單cell性能 35
5.2.2.2 結果與分析 37
5.2.3 繞Y軸撓曲性能之影響 37
5.2.3.1 單cell性能 37
5.2.3.2 結果與分析 38
5.2.4 繞XY軸撓曲性能之影響 38
5.2.4.1 單cell性能 38
5.2.4.2 結果與分析 39
5.3 矽膠2 cell 39
5.3.1 撓曲定義 39
5.3.2 繞X軸撓曲性能之影響 39
5.3.2.1 2 cell性能 39
5.3.2.2 結果與分析 40
5.3.3 繞Y軸撓曲性能之影響 40
5.3.3.1 2 cell性能 40
5.3.3.2 結果與分析 41
5.3.4 繞XY軸撓曲性能之影響 41
5.3.4.1 2 cell性能 41
5.3.4.2 結果與分析 42
第六章 結論與建議 43
6.1 結論 43
6.2 建議 44
參考文獻 45
圖片附錄 47
1.“Flexible graphite-based integrated anode plate for direct methanol fuel cells at high methanol feel concentration,” HaiFeng Zhang, I-Ming Hsing, Journal of Power Sources (2007)

2.“Characteristics of micro DMFCs array fabricated on flexible polymeric substrate,” Takeshi Ito, Kouichi Kimura, Masayuki Kunimatsu, Electrochemistry Communications 8 (2006)

3.“ Air-breathing miniature planar stack using the flexible printed circuit board as a current collector,” Sung Han Kim, Hye Yeon Cha, Craig M. Miesse, Jae Hyuk Jang, Yong Soo Oh and Suk Won Cha, INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY (2009)

4.“Flexible graphite as battery anode and current collector,” M.S. Yazicia, D. Krassowskia, J. Prakashb, Journal of Power Sources (2005)

5.“Embedded flexible micro-sensors in MEA for measuring temperature and humidity in a micro-fuel cell,” Journal of Power Sources 181 (2008)

6.“The electrical resistance of flexible graphite as flowfield plate in proton exchange membrane fuel cells,” Yu Fu, Ming Hou, Dong liang, Xiqiang Yan, Yunfeng Fu, Zhigang Shao, Zhongjun Hou, Pingwen Ming and Baolian Yi, CA R B O N ( 2 0 0 8 )
7.“Fabrication of micro sensors on a flexible substrate,” Chi-Yuan Lee, Guan-Wei Wu, Wei-Jung Hsieh, Contents lists available at ScienceDirect

8.“FUEL CELL FUNDAMENTALS,” Ryan O,Hayre, Suk-Won Cha, Whitney Colella, Fritz B.Prinz

9.“以電噴灑技術製作PEMFC電級之探討” 陳佳興,碩士論文,國立中山大學機械與機電工程系研究所,中華民國九十七年七月

10.“非均質碳纖維雙極板流道結構即進氣方式對PEMFC性能影響之實驗研究” 張耀庭,碩士論文,國立中山大學機械與機電工程系研究所,中華民國九十六年九月
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