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研究生:蕭宗輝
研究生(外文):HSIAO, TSUNG-HUI
論文名稱:質子交換膜燃料電池性能之實驗研究
論文名稱(外文):Experimental Study on the Performance of Proton Exchange Membrane Fuel Cell
指導教授:謝名家謝名家引用關係蔡錦山蔡錦山引用關係
指導教授(外文):HSIEH, MING-CHIATSAI, CHIN-SHAN
口試委員:謝盛文
口試委員(外文):HSIEH, SHENG-WEN
口試日期:2020-05-08
學位類別:碩士
校院名稱:遠東科技大學
系所名稱:工程科技研究所
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:62
中文關鍵詞:質子交換膜燃料電池雙極板流道指叉迴轉式棋盤式蛇形
外文關鍵詞:proton exchange membrane fuel cellbipolar plate flow channelinterdigitated-rotationmeshserpentine
相關次數:
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本論文主要以實驗方式探討燃料溫度、流量與流道結構對質子交換膜燃料電池性能之影響,以C280黃銅及S304不銹鋼板作為雙極板流道材料。流道包括指叉迴轉式、棋盤式、蛇形及指叉型流道,以探究不同型式之流道結構對質子交換膜燃料電池性能的影響,各流道之質子交換膜的作用面積為3.5cm×3.5cm。另以一石墨雙極板流道之蛇形質子交換膜燃料電池進行實驗研究,以探討燃料溫度與流量對燃料電池性能之影響,燃料溫度分別為30℃、50℃及70℃,而氫氣流量則為每分鐘200cc、400cc、600cc,質子交換膜之作用面積為5.0cm×5.0cm。本研究所使用之質子交換膜材質為Nafion NRE211,以扭力扳手組裝燃料電池,其扭力值設定為42.5kgf-cm,燃料流向為平行流。
由實驗結果顯示,在高電流密度時,各雙極板流道之燃料電池效能隨之提昇;當增加燃料流量,則燃料電池性能隨之提升;當提高燃料溫度,則燃料電池內部水分濕氣及反應速率增加,各種流道結構之燃料電池性能皆有提升;在低溫(30℃)條件之下,燃料電池性能以棋盤式流道最佳、蛇形流道次之、指叉迴轉流道最差;在高溫(70℃)條件之下,燃料電池性能則以棋盤式流道最佳、指叉型流道次之、蛇形流道則最差。

The fuel temperatures, fuel flow rates, and structures of flow channels, are used to analyze the influence of performance of the proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) in this thesis. The bipolar plate of flow channel is made of brass plate, C2800. Four bipolar plates, namely interdigitated-rotation, mesh, serpentine, and interdigitated flow channels, are made of stainless steel plate, S304. The active area of above-mentioned flow channels are 3.5cm×3.5cm. Another bipolar plate of serpentine flow channel is made of graphite plate. The fuel temperatures are 30℃, 50℃, and 70℃, respectively. The hydrogen flow rates are 200cc, 400cc, and 600cc per minute, respectively. The active area is 5.0cm×5.0cm in the graphite bipolar plate. The membrane material is Nafion NRE211. The calibrated torques wrench is used to assemble the PEMFC, and the suggested torque is 42.5kgf-cm. All the fuel flows in the study are parallel flow.
The experimental results show that the PEMFCs have better performances while fuel temperatures fuel flow rates increase under high current densities. Increasing the fuel temperature will enhance the moisture and reaction speed, and improve the performance of the proton exchange membrane fuel cells. While the fuel temperature is 30℃, the mesh flow channel has the best performance, the serpentine flow channel gets the second place, and the interdigitated-rotation flow channel is the worst of all. While the fuel temperature is 70℃, the mesh flow channel has the best performance, the interdigitated-rotation flow channel gets the second place, and the serpentine flow channel is the worst of all.

致謝 I
摘 要 II
ABSTRACT III
目錄 V
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第壹章 緒論 1
第一節 前言 1
第二節 研究背景 2
第三節 研究動機 3
第四節 燃料電池的優點 3
第五節 研究目的 4
第六節 研究架構 5
第貳章 文獻探討 6
第一節 文獻回顧 6
第二節 能源的歷史 8
第三節 燃料電池的起源 9
第四節 燃料電池的工作原理 10
第五節 燃料電池的介紹 11
第六節 質子交換膜燃料電池結構 18
第參章 研究方法 22
第一節 質子交換膜燃料電池之製作 22
第二節 流道結構對燃料電池性能之影響 23
第三節 溫度與流量對燃料電池之性能影響 26
第四節 設備介紹 30
第五節 實驗步驟 32
第肆章 燃料電池性能測試與結果討論 33
第一節 燃料電池之性能測試 33
第二節 燃料電池的極化現象 34
第三節 流道結構與燃料溫度對燃料電池性能影響之實驗 36
第四節 燃料溫度與流量對燃料電池性能影響之實驗 47
第五節 結果探討 55
第伍章 結論與未來展望 56
第一節 結論 56
第二節 未來展望 57
參考文獻 58
一、中文部分
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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