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研究生:張志樑
研究生(外文):Chih-Liang Chang
論文名稱:Pt-Ir觸媒用於一體式可再生燃料電池氧電極之效能分析
論文名稱(外文):Performance analysis of unitized regenerative fuel cell oxygen electrode using Pt-Ir catalyst
指導教授:林建良林建良引用關係
指導教授(外文):Chien-Liang Lin
學位類別:碩士
校院名稱:明道大學
系所名稱:材料科學與工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:80
中文關鍵詞:Pt-Ir雙效膜電極組一體式可再生燃料電池
外文關鍵詞:Pt-Irunitized regenerative fuel cellbifunctional membrane electrode assembly
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本研究係將Pt-Ir觸媒利用轉印方法塗佈至基材上形成一Pt-Ir薄膜,將此與質子交換膜與氣體擴散電極等熱壓形成膜電極組。

研究方法將以機械合金法將不同比例Pt與Ir金屬製備為 PtIr (或PtIrOx) 雙效氧觸媒,製備成雙效膜電極組,探討對於URFC性能之影響。在水電解模式下,電流密度為500 mA/cm2時,電解電壓低於2.0 V。

結果測試後無機械研磨,經過長時間的水電解測試後其電流衰退情形較嚴重。推論為有經過機械研磨過Pt-Ir觸媒水電解性能較無經過機械研磨的Pt-Ir觸媒佳。因為受過機械研磨後的結晶受到非晶質化且熱壓影響,顆粒會造成均勻化現象,進而影響到URFC的水電解效果。且利用TEM、XRD、SEM觀察粉末在機械合金過程中的結晶結構、微觀組織。
In this study, we use Pt-Ir as catalyst for creating a Pt-Ir thin film by a method of transferred onto proton exchange substrate, and producting a membrane electrode assembly combined with this Pt-Ir thin film, the proton exchange membrane and the gas diffusing electrode.

The major purpose of this project was to produce bifunctional membrane electrode assemblies by mechanical alloying in Different ratio of Pt and Ir , and investigate the influences of efficiency of URFC under a condition of the current density is 500 mA/cm2 and the proposed electrolysis voltage less than 2.0 V.

Our result shows that the sample without Mechanical Polishing which electric current decay more serious test by a long time water electrolysis analysis. We consider that the Pt-Ir catalyst to with mechanical alloying was better than without mechanical alloying. Because of that the crystals were affected by mechanical lapping and hot pressing, the pellet become more uniform ,and it will be effected the result of water electrolysis of URFC. We also observe the Crystallization structure by TEM、XRD、SEM and Microstructure in the process of mechanical alloying.
摘要 I
Abstract Ⅱ
目錄 Ⅲ
圖目錄 Ⅶ
表目錄 Ⅹ
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機與目的 4
第二章 文獻回顧 7
2-1 燃料電池簡介 7
2-1-1 燃料電池原理簡介 9
2-1-2 燃料電池種類 10
2-1-3 燃料電池優點 13
2-2 質子交換膜燃料電池 14
2-2-1 質子交換膜燃料電池的原理 15
2-2-2 質子交換膜燃料電池結構 16
2-2-2-1 氣體擴散層(Gas Diffusion Layer) 17
2-2-2-2 觸媒層(Catalyst Layer) 18
2-2-2-3 質子交換膜 (Proton Exchange Membrane) 19
2-2-2-4 雙極流場板 (Flow field plates) 19
2-2-2-5 端板 20
2-2-3質子交換膜燃料電池的優點 20
2-3水電解產氫簡介 22
2-3-1 水電解原理 22
2-3-2 水電解製氫法 23
2-3-3 固態高分子薄膜水電解製氫法 24
2-4 一體式可再生燃料電池 25
2-4-1 可再生燃料電池原理 26
2-4-2 一體式可再生燃料電池原理 28
2-5 一體式可再生燃料電池之膜電極組 28
第三章 實驗方法 34
3-1 實驗流程 34
3-2 實驗藥品及材料 37
3-3 實驗設備及分析儀器 38
3-3-1 燃料電池測試機台 40
3-4 實驗步驟 41
3-4-1 氫電極製備 41
3-4-2氧電極觸媒選用漿料配製 41
3-4-3雙效MEA製備 42
3-4-4轉印法 42
3-4-5熱壓處理 43
3-5 材料分析儀器 43
3-5-1掃描式電子顯微鏡 (SEM) 43
3-5-2X光繞射分析儀 (XRD) 44
3-5-3水接觸角量測 45
3-6 URFC效能分析 46
3-6-1燃料電池效能測試 46
3-6-2水電解效能測試 50
第四章 結果與討論 50
4-1 XRD測試結果 51
4-1-1 SEM電極表面的分析 53
4-1-2觸媒層之SEM 與EDS 分析 53
4-2觸媒物種對水電解的影響 64
4-2-1機械研磨Pt-Ir觸媒對水電解效能測試 64
4-3膜電極組表面親疏水性對水電解性能之影響 73
第五章 結論 75
參考文獻 77
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