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研究生:陳盈維
研究生(外文):Ying-Wei Chen
論文名稱:硼氫化鈉產氫觸媒反應及發電裝置之研究
論文名稱(外文):Investigation of the Reaction of the Sodium Borohydride Hydrogen and the Power Generation Device
指導教授:管衍德
指導教授(外文):Yean-Der Kuan
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
系所名稱:冷凍空調系
學門:工程學門
學類:其他工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:86
中文關鍵詞:質子交換模燃料電池硼氫化鈉觸媒產氫
外文關鍵詞:Proton Exchange Membrane Fuel CellSodium BorohydrideCatalystCobaltHydrogen Production
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本論文研究目的主要分成兩部份,第一部份為用於硼氫化鈉產氫反應之觸媒製作與探討,第二部份為設計與製作一款整合硼氫化鈉產氫機制與質子交換模燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)的發電裝置。催化硼氫化鈉產氫反應的觸媒包含有觸媒載體與金屬觸媒,本論文研究是使用金屬觸媒鈷(Co),搭配二種的觸媒載體γ-Al2O3及AMBERLITE IR-120(PLUS) ION-EXCHANGE RESIN SODIUM FORM,再以不同的製程來製作催化觸媒,並藉由產氫率實驗及產氫速率實驗,來驗證所製作出的觸媒優劣。在觸媒製程的規劃是以田口實驗法,探討兩種觸媒載體所製作之觸媒對產氫率與產氫速率的影響因子。研究中以較佳製程所製作出的Co/Al2O3觸媒,其產氫率為98.78%,產氫速率為145.95 ml/min g cat,以較佳製程製作出的Co/IR-120觸媒,其產氫率為94.06%,產氫速率為56.25 ml/min g cat。本論文最後以研究中的較佳製程所製作之觸媒,應用於自製的小型發電裝置,並進行發電之測試。
This study is mainly divided into two parts. The first part is to prepare and discuss the catalyst for sodium borohydride hydrogen-production reaction. The second part is to design and fabricate a power generation device which integrates the sodium borohydride hydrogen production mechanism and Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC). The catalysts for sodium borohydride hydrogen-production reaction include a catalyst carrier and the metal catalyst. This study adopts the metal catalyst cobalt of (Co), which is coupled with two catalyst carriers of γ-Al2O3 and Amberlite IR-120 (plus) ion-exchange resin sodium form to produce the catalyst by different processes. The qualities of catalysts and evaluated by the experiments of the hydrogen production percentage experiments as well as the hydrogen production rate. The L9 orthogonal array of the Taguchi experimental method is used to plan the catalyst production process to obtain the best process of the catalysts produced by the catalyst carriers in terms of hydrogen production percentage and hydrogen production rate. Regarding the Co/Al2O3 catalyst produced by the best process, the hydrogen production percentage is 97.68% and hydrogen production rate is 145.95 ml/min g cat. Regarding the Co/IR-120 catalyst produced by the best process, the hydrogen production percentage is 94.06%, and the hydrogen production rate is 56.25 ml/min g cat. Finally, the catalyst produced by the best process is applied in the self-made power generation device and the tests of the electricity generation are also conducted.
摘要 I
Abstract III
目錄 V
表目錄 IX
圖目錄 XI
符號說明 XIV
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.1.1 氫能背景介紹 1
1.1.2 燃料電池介紹 3
1.1.3 儲氫技術介紹 5
1.2 研究動機與目的 9
1.3 論文架構 10
第二章 基礎理論與文獻回顧 13
2.1 硼氫化鈉介紹 13
2.2 硼氫化鈉產氫原理 15
2.3 催化產氫之觸媒相關文獻 18
第三章 Co/Al2O3觸媒的製作與性能探討 20
3.1 Co/Al2O3觸媒的製作 20
3.2.1 田口實驗直交表因子及水準設定 25
3.2.2 特性值η(S/N比) 28
3.2.3 變異數分析 29
3.3 實驗架設 31
3.3.1 產氫率實驗架設 31
3.3.2 產氫速率實驗架設 37
3.4 結果與討論 39
3.4.1 產氫率實驗結果 39
3.4.2 產氫速率實驗結果 42
第四章 Co/IR-120觸媒的製作與性能探討 48
4.1 Co/IR-120觸媒的製作 48
4.3 結果與討論 54
4.3.1 產氫率實驗結果 54
4.3.2 產氫速率實驗結果 57
第五章 整合硼氫化鈉產氫與燃料電池的發電裝置設計與製作 62
5.1 發電裝置設計與製作 62
5.1.1 發電裝置外殼的設計與製作 62
5.1.2 氫氣供應系統的設計與製作 63
5.1.3 電力控制系統的設計與製作 69
5.2 燃料電池性能測試 73
5.3 發電裝置電能測試 77
5.3.1 測試發電裝置的電能實驗架設 77
5.3.2 結果與討論 78
第六章 結論與未來展望 81
6.1 結論 81
6.2 未來展望 83
參考文獻 84

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