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研究生:王俊堯
研究生(外文):Chun-Yao Wang
論文名稱:鑭鍶鈷鐵氧化物觸媒合成與電化學特性之研究
論文名稱(外文):Characterizations and synthesis of La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2 catalyst
指導教授:林建良林建良引用關係曾銘棟
指導教授(外文):Dr. Chien-Liang LinDr. Ming-Don Tseng
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:60
中文關鍵詞:白金、鑭鍶鈷鐵氧化物、電極、燃料電池
外文關鍵詞:electrodeLaSrCoFe oxideplatinumfuel cell
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電解水經常使用含白金之電極,但白金成本昂貴,故本研究除自行合成較低成本之鑭鍶鈷鐵氧化物外,並嘗試將此鑭鍶鈷鐵氧化物製成電極,取代白金。並進行水電解試驗,與電化學實驗測試,以了解極化特性與長時間放電行為,來比較鑭鍶鈷鐵氧化物觸媒與其他觸媒(白金、釕)之差異,並設法探討鑭鍶鈷鐵氧化物觸媒應用於燃料電池電極上之可行性。
本研究自行合成鑭鍶鈷鐵氧化物,先把硝酸鑭、硝酸鍶、硝酸鈷和硝酸鐵粉末溶於去離子水中,經過兩次高溫處理和研磨,得到一黑色粉末,再將黑色粉末製備成鑭鍶鈷鐵氧化物觸媒。然後以XRD分析鑭鍶鈷鐵氧化物觸媒;以SEM觀察鑭鍶鈷鐵氧化物觸媒的表面形貌;以EDS分析鑭鍶鈷鐵氧化物觸媒的合成比例;以恆定電位儀儀器在不同溶液(氫氧化鉀和硫酸)、不同pH值狀況下,量測鑭鍶鈷鐵氧化物觸媒和白金的電化學放電效果。
根據結果發現,鑭鍶鈷鐵氧化物觸媒電化學放電效果優於白金,並隨pH值上升其電化學放電效果也上升,且在鹼性溶液中的電化學放電效果優於在酸性溶液中;鑭鍶鈷鐵氧化物觸媒塗佈於碳紙上的電化學放電效果優於熱壓於Ti板,但鑭鍶鈷鐵氧化物觸媒具有保護金屬電極的效果。
One of the hydrogen production method is to use the electrodes to electrolyze the water. The purpose of this study is to synthesize a novel LaSrCoFe oxide and deliver the electrode made from LaSrCoFe oxide. Scientists are pursuing the substitution materials. By analyzing the polarization behaviors of both of these two materials in different pH solution, the synthesized LaSrCoFe oxide behaves in a superior way comparing to the Pt electrode. In this paper, using the LaSrCoFe oxide as a catalyst in the fuel cell system is also investigated.
The purpose of this study is to synthesize a novel LaSrCoFe oxide. First we dissolved in deionized water with lanthanum nitrate powder, strontium nitrate powder, cobalt nitrate powder and iron nitrate powder. After two times heat treatment and grinding, obtains black powder, and then black powder prepared LaSrCoFe oxide catalyst. The XRD analysis of LaSrCoFe oxide catalyst. LaSrCoFe oxide catalyst by SEM observation of surface morphology. LaSrCoFe oxide catalyst with EDS analysis of synthetic ratio. Electrochemical analyzer of constant potential instrument in a different solution by potassium hydroxide and solution sulfuric acid,and different pH values conditions, measurement LaSrCoFe oxide catalyst and platinum electrochemical discharge effect.
According to the results found, LaSrCoFe oxide catalyst electrochemical discharge is better than the platinum, and increased with pH increase in the electrochemical discharge effect, and the alkaline solution of the electrochemical discharge is better than the acidic solution. LaSrCoFe oxide catalyst coating on carbon paper of the electrochemical discharge is better than coating on the Ti plate with hot, and LaSrCoFe oxide catalyst has a protective effect of metal electrodes.
中文摘要 I
英文摘要 III
總目錄 V
圖目錄 IX
表目錄 XII
第一章 緒論 1
1-1前言 1
1-2研究動機與目的 3
第二章 文獻回顧 4
2-1 燃料電池簡介 4
2-1-1 燃料電池之原理 5
2-1-2 燃料電池之分類 6
2-1-3 燃料電池之優點 9
2-2 燃料電池之貴金屬觸媒 11
2-1-1 貴金屬觸媒簡介 11
2-1-2 貴金屬觸媒材料之製備 11
2-1-3 貴金屬觸媒材料之發展現況 12
2-3 鑭鍶鈷鐵氧化物 13
2-3-1 鑭鍶鈷鐵氧化物之發展 13
2-3-2 鑭鍶鈷鐵氧化物特性 13
2-4 電化學分析法 14
2-5 產氫 15
2-5-1 煤炭氣化 16
2-5-2 甲烷重組 16
2-5-3 水電解 18
2-5-4 太陽能 19
2-5-5 生質能 20
第三章 實驗步驟 21
3-1 實驗流程 21
3-2 實驗藥品及材料 22
3-3 鑭鍶鈷鐵氧化物的製備 23
3-3-1 調配粉末、溶液及烘乾過程 23
3-3-2 燒結 23
3-3-3 塊材研磨 24
3-3-4 塊材燒結與再研磨 24
3-4 鑭鍶鈷鐵氧化物之觸媒製備 25
3-4-1 觸媒製備 25
3-4-2 試片製備 25
3-5 材料特性分析 26
3-5-1 X光繞射分析(XRD) 26
3-5-2 場發射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM) 27
3-5-3 EDS元素分析 28
3-6 電化學分析 29
3-6-1 恆定電位儀儀器介紹 29
3-6-2 觸媒試片極化曲線放電測量 30
第四章 結果與討論 31
4-1 材料分析 31
4-1-1 X光繞射分析 31
4-1-2 場發射掃描式電子顯微鏡 33
4-1-3 EDS元素分析 35
4-2 電化學極化曲線放電測試比較 37
4-2-1 白金 38
4-2-2 鑭鍶鈷鐵氧化物觸媒塗佈於碳紙上 38
4-2-3 鑭鍶鈷鐵氧化物觸媒熱壓於鈦板上 41
4-3-3 鑭鍶鈷鐵氧化物觸媒、白金和RuO2觸媒比較 42
4-3 不同pH值之放電測試 43
4-3-1 酸性溶液 43
4-3-2 鹼性溶液 47
4-4 電壓-電流值比較 52
第五章 結論 57
參考資料 58
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