跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(100.24.118.144) 您好!臺灣時間:2022/12/06 05:56
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:高易諄
研究生(外文):GAO. YI-JHUN
論文名稱:以聚苯胺與鈷所形成的螯合物作為質子交換膜燃料電池陰極觸媒之研究
論文名稱(外文):Polyaniline chelated cobalt based catalyst as cathode catalyst for proton exchange membrane fuel cell
指導教授:何國賢何國賢引用關係
指導教授(外文):HO, KO-SHAN
口試委員:何國賢郭仲文王怡仁徐文平
口試委員(外文):HO, KO-SHANKUO, CHUNG-WENWANG, YEN-ZENHSU, WEN-PING
口試日期:2017-07-04
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:化學工程與材料工程系博碩士班
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:114
中文關鍵詞:非貴金屬觸媒聚苯胺/碳黑複合物質子交換膜燃料電池
外文關鍵詞:Non-precious metalcatalystsPolyaniline/XC72PEMFCcobalt
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:241
  • 評分評分:
  • 下載下載:4
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
質子交換膜燃料電池通常使用白金負載在碳黑上作為陰極觸媒,然而以鉑系列為主的觸媒成本太高,本研究找出非鉑原料來替換昂貴的鉑金屬觸媒,過度金屬不只便宜有機會成為鉑的替代品,而且對氧還原反應展現優異的性質。本研究以過渡金屬鈷化合物作為基礎的非貴金屬觸媒取代鉑系列觸媒,我們使用導電碳黑為載體,以聚苯胺螯合金屬離子以及作為氮元素來源。在本研究中,鈷會負載在碳黑及聚苯胺上,鈷、氮以及碳將在鍛燒之後形成活性位點,在單電池測試中,鈷/氮/碳 觸媒對氧還原反應展現優秀的性能,此結果顯示鈷/氮/碳所形成的觸媒有機會發展成為質子交換膜燃料電池的陰極觸媒。
Platinum on carbon support was usually used as the cathode catalysts for proton exchange membrane fuel cell. However, platinum based cathode catalysts are too expensive. We need to find an alternative catalyst to reduce the costs of fuel cell. Transition metals are suitable candidates to replace Pt. They are not only much cheaper, but also show excellent properties for oxygen reduction reaction. Cobalt based non-precious metal catalysts were the promising alternative for platinum. We used XC72 carbon black as carbon supporter and polyaniline which can also chelate with metal ions as nitrogen sources. In this study, cobalt was loading on both carbon black and polyaniline. Cobalt, nitrogen and carbon formed active sites for catalysis after calcination. In a single cell test, Co-N/C catalysts showed excellent performance with maximum power density of 173 mW/cm2 for oxygen reduction reaction, which implies that Co-N/C is a promising candidate as an electrocatalyst in PEMFC.
摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
表目錄 VIII
圖目錄 IX
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
第二章 文獻回顧 4
2.1 燃料電池的發展歷史[1] 4
2.2 燃料電池基本發電原理[1-3] 6
2.3 燃料電池的特點 8
2.4 燃料電池的種類與應用[1] 9
2.5 氫氧燃料電池之發電原理[6-8] 13
2.5.1 質子交換膜燃料電池之構造及關鍵元件[1] 14
2.5.2 質子交換膜 15
2.5.3 觸媒層 17
2.5.4 氣體擴散層 19
2.5.5 雙極板[1,9] 20
2.6 奈米觸媒之導電載體介紹[6,10,11,12] 21
2.7 導電高分子(CONDUCTING POLYMER) 25
2.8 聚苯胺 29
2.8.1 聚苯胺之熱性質 31
2.9 單電極測試電子轉移數計算公式 33
2.9.1 單電極測試計算電子轉移數 34
第三章 實驗 35
3.1 實驗藥品 35
3.2 儀器設備與樣品檢測 39
3.3 實驗步驟 42
3.3.1 聚苯胺/碳黑含有硫脲或三乙烯四胺觸媒製備 42
3.3.2 有無添加導電碳黑之觸媒製備 44
3.3.3 硫脲加入順序不同之觸媒製備 46
3.3.4 化學分析電子光譜儀(ESCA)樣品製作 50
3.3.5 薄膜電極(MEA)製作 50
3.3.6 MEA之電池效能分析 53
第四章 結果與討論 56
4.1 聚苯胺/碳黑含有硫脲或三乙烯四胺之觸媒分析與比較 56
4.1.1 含有硫脲或三乙烯四胺觸媒之官能基分析鑑定 56
4.1.2 含有硫脲或三乙烯四胺觸媒之元素分析 58
4.1.3 含有硫脲或三乙烯四胺觸媒之束縛能分析 59
4.1.4 含有硫脲或三乙烯四胺觸媒之晶相鑑定 60
4.1.5 含有硫脲或三乙烯四胺觸媒之有序性 61
4.1.6 含有硫脲或三乙烯四胺觸媒之型態鑑定 62
4.1.7 含有硫脲或三乙烯四胺觸媒之電化學性能分析 64
4.1.8 含有硫脲或三乙烯四胺觸媒之單電池功率密度鑑定 66
4.2 有無碳黑添加之觸媒分析與比較 67
4.2.1 有無碳黑添加之觸媒之官能基分析鑑定 67
4.2.2 有無碳黑添加觸媒之元素分析 68
4.2.3 有無添加導電碳黑觸媒之束縛能分析 69
4.2.4 有無添加導電碳黑之觸媒之晶相鑑定 70
4.2.5 有無添加導電碳黑之觸媒有序性 71
4.2.6 有無添加導電碳黑之觸媒型態鑑定 73
4.2.7 有無添加導電碳黑觸媒之電化學性能分析 75
4.2.8 有無添加導電碳黑之觸媒單電池功率密度鑑定 77
4.3 硫脲加入順序不同之觸媒分析與比較 78
4.3.1 硫脲加入順序不同之觸媒官能基分析鑑定 78
4.3.2 硫脲加入順序不同之觸媒元素分析 79
4.3.3 硫脲加入順序不同觸媒之束縛能分析 80
4.3.4 硫脲加入順序不同之觸媒晶相鑑定 81
4.3.5 硫脲加入順序不同之觸媒有序性 82
4.3.6 硫脲加入順序不同之觸媒型態鑑定 84
4.3.7 硫脲加入順序不同觸媒之電化學性能分析 86
4.3.8 硫脲加入順序不同之觸媒單電池功率密度鑑定 88
4.4 所有觸媒之綜合比較 89
4.4.1 所有觸媒之電子轉移數綜合比較 89
4.4.2 所有觸媒之電池功率密度綜合比較 90
第五章 結論 91
第六章 參考文獻 94


[1]黃鎮江,燃料電池,全華出版社,2005.
[2]林昇佃等合著,燃料電池新世紀能源,2006.
[3]衣寶廉 編著,黃朝榮、林修正校訂燃料電池-原理與應用,2005.
[4]http://www.tfci.org.tw/Fc/index.asp
[5]莊清男,苯胺醛系乾式高燃料濃度燃料電池之固態電解質之研究,國立高雄應用科技大學,碩士論文, 2007
[6]S.J. Peighambardoust , S. Rowshanzamir , M. Amjadi, International Journal of Hydrogen Energy, 35, 9349-9384 (2010).
[7]蔡明哲,聚苯胺在氫燃料電池觸媒電極上的應用,國立高雄應用科技大學,碩士論文,2010
[8]J. Kim, S.M. Lee, S. Srinivasan, J. Electrochem. Soc. 142, 2670 (1995).
[9]賴建銘、林俊男、蔡麗端,“質子交換膜燃料電池金屬雙極板之研究發展現況(上) ”,工業材料雜誌, 301 期,2012.
[10]E. Antolini, Applied Catalysis B: Environmental, 100, 413-426 (2010).
[11]E. Antolini, E.R. Gonzalez, Applied Catalysis A: General, 365, 1-19 (2009).
[12]A. Esmaeilifar, S. Rowshanzamir, M.H. Eikani, E. Ghazanfari, Energy, 35, 3941-3957 (2010).
[13]K.A. Starz, E. Auer, T. Lehmann, R. Zuber, Journal of Power Sources, 84, 167-172 (1999).
[14]S.Y. Huang, P. Ganesan, B.N. Popov, Applied Catalysis B: Environmental, 93, 75-81 (2009).
[15]N. Gavrilov, M. Dašić-Tomić, I. Pašti, G. Ćirić-Marjanović, S. Mentus, Materials Letters, 65, 962-965 (2011).
[16]Y.F. Huang, C.W. Lin, C.S. Chang, M.J. Ho, Electrochimica Acta, 56, 5679 (2011).
[17]M. Michel, F. Ettingshausen, F. Scheiba, Phys. Chem. Chem. Phys. 10, 3796-3801 (2008).
[18]S. Iijima, Nature, 354, 56 (1991).
[19]G. Harsanyi, Polymer Films in Sensor Applications, 3, 209 (1995).
[20]S. Komamrnei, J. Mater. Chem. 2, 1219 (1982).
[21]H. Letheby, Journal of Chemical Society, 15, 161(1862)
[22]A.G. MacDiarmid, J.C. Chiang, M. Halpern, W.S. Huang, S.L. Mu, N.L.D. Somasir, W. Wu, and S.I. Yaniger, Molecular Crystals and Liquid Crystals, 121, 173-180 (1985).
[23]F. Lux, Polymer, 35, 2915-2936 (1994).
[24]N. Chandrakanthi, M.A. Careem, Polym. Bull. 44, 101-108 (2000).
[25]E.S. Matveeva, R.D. Calleja, V.P. Parkhutik, Synth. Met. 72, 105-110 (1995).
[26]C.H. Chen, J. Appl. Polym. Sci. 89, 2142-2148 (2003).
[27]M.E. Jozefowicz, R. Laversanne, H.H.S. Javadi, A. Epstein, J.P. Pouget, X. Tang, and A.G. MacDiarmid, Physical Review B, 39, 12958 (1989).
[28]S. Ye, A.K. Vijh, J. Solid State Electrochem. 9, 146-153 (2005).
[29]V.G. Levich, Physicochemical Hydrodynamics. Englewood Cliffs, N.J: Prentice-Hall (1962).
[30]S. Litster, G. McLean, Journal of Power Sources, 130, 61-76 (2004).
[31]L. Cindrella, A.M. Kannan, Journal of Power Sources, 193, 447-453 (2009).
[32]吳家昇,聚苯胺插層奈米黏土機構之研究,國立高雄應用科技大學,碩士論文,2004
[33]謝璧任,聚苯胺奈米管之合成及其機制,國立高雄應用科技大學,碩士論文,2008
[34]M.E. Jozefowicz, R. Laversanne, H.H.S. Javadi, A. Epstein, J.P. Pouget, X. Tang, A.G. MacDiarmid, Physical Review B, 39, 12958 (1989).
[35]T. Ohsaka, Y. Ohnuki, N. Oyama, G. Katagiri, K. Kamisako, J. Electroanal. Chem. 161, 399 (1984).
[36]Gao Z, Tong H, Chen J, Yue S, Bai W, Zhang X, Pan Y, Shi M, Song Y. Acta. Chim. Sinica. 72, 1175-1181 ( 2014).
[37]Y.Z. Wang, K.J. Chang, L.F. Hung, K.S. Ho, J.P. Chen, T.H. Hsieh, L. Chao,Synthetic Metals, 188, 21-29 (2014).
[38]郭俞均,聚苯胺系鍛燒型鉑碳化合物作為質子交換膜燃料電池觸媒之研究,國立高雄應用科技大學,碩士論文,2016
[39]M. Lei, P.G. Li, L.H. Li, W.H. Tang, Journal of Power Sources, 196, 3548-3552 (2011).
[40]Y. Si, Z. Xiong, X. Liu, M. Li, Int. J. Electrochem. Sci., 10, 5212-5221 (2015).
[41]D. Puthusseri, T. T. Baby, V. B. Parambhath, R. Natarajan, R.Sundara, International Journal of Hydrogen Energy, 38, 6460-6468 (2013).
[42]C.H. Huang, S.J. Liu, W.S. Hwang, Energy, 36, 4410-4414 (2011).
[43]F. Roncaroli, E.S.D. Molin, F.A. Viva, M.M. Bruno, E.B. Halac, Electrochimica Acta, 174, 66-77 (2015).
[44]A. Sarapuu, L. Samolberg, K. Kreek, M. Koel, L. Matisen, K. Tammeveski, Journal of Electroanalytical Chemistry, 746, 9-17 (2015).
[45]Y. Ma, Huamin. Zhang, H. Zhong, T. Xu, H. Jin, Y. Tang, Z. Xu, Electrochimica Acta, 55, 7945-7950 (2010).
[46]M. Wang, H. Zhang, H. Zhong, Y. Ma, International Journal of Hydrogen Energy, 36, 720-724 (2011).
[47]A.L.M. Reddy, N. Rajalakshmi, S. Ramaprabhu, CARBON, 46, 2-11 (2008).
[48]H.J. Zhang, X. Yuan, L. Sunc, J. Yang, Z.F. Ma, Z. Shao, Electrochimica Acta, 77, 324-329 (2012).
[49]V.P. Amado, L. Zhang, L. Wang, P.L. Cabot, E. Brillas, K. Tsay, J. Zhang, Electrochimica Acta, 56, 4744-4752 (2011).
[50]F. Yin, G. Li, International Journal of Hydrogen Energy, 39, 10253-10257 (2014).

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top