氣體擴散層特性對質子交換膜燃料電池性能影響之研究; Effects of Gas Diffusion Layer Characteristics on the Performance of PEM Fuel Cell

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題名:	氣體擴散層特性對質子交換膜燃料電池性能影響之研究;Effects of Gas Diffusion Layer Characteristics on the Performance of PEM Fuel Cell
作者:	曾重仁
貢獻者:	機械工程學系
關鍵詞:	氣體擴散層;疏水程度;孔隙率;能源工程;化學工程類
日期:	2005-07-01
上傳時間:	2010-11-30 15:13:13 (UTC+8)
出版者:	行政院國家科學委員會
摘要:	在燃料電池的操作條件下，電池內部的水管理之優劣將會影響燃料電池的性能。因為燃料電池操作時，其化學反應將產生水之生成物，如果無法有效率排除，將造成燃料電池氣體擴散層的孔洞被水所阻塞，同時，當陰極端累積過多的水時，水亦會藉由擴散機制往陽極傳送，如此將阻礙燃料與氧氣的有效供給，也造成氫離子的電泳效應降低，使得燃料與氧氣無法有效與白金觸媒進行電化學反應。在高負載時，因需要更多量的燃料與氣體進入至MEA 中，水的累積將會使得濃差極化現象提早發生，造成電池性能的不穩定，以及電池性能的大幅下降。而氣體擴散層之特性為影響氣體與水的傳輸現象之重要因素之一。故本研究將針對氣體擴散層之親疏水性、孔隙率、與孔隙大小等對電池水管理與操作性能之影響做一有系統之實驗研究。擴散層基材將統一採用碳布，因為一般而言碳布之效果較碳紙為佳。預定選擇三種孔隙度之碳布為基材，每一種碳布再進行不同程度之疏水處理。之後以SEM 觀察微觀結構，比較未經疏水處理與經不同程度疏水處理之異同點。由於疏水處理後之孔隙度會改變，故需量測處理後之孔隙度。另外將以接觸角量測儀來判斷親疏水性。處理後之氣體擴散層將與固定之薄膜、觸媒層、與流道等組成單電池進行性能測試。測試條件溫度將訂為60°C 與75°C，壓力為 1 atm 與3 atm。最後分析電池性能與擴散層特性之關係。預期完成工作如下： 1. 建立燃料電池測試系統，系統包含可調整電池溫度，增濕瓶溫度，背壓大小，以及氧化劑種類等實驗參數。 2. 以不同濃度之PTFE 對氣體擴散層做疏水處理。 3. 比較不同疏水程度在不同操作溫度、壓力下對燃料電池性能之影響。 4. 比較不同基材孔隙度在不同操作溫度、壓力下對燃料電池性能之影響。 5. 研究在單一擴散層中不同疏水性分佈對燃料電池之性能影響。研究期間：9308 ~ 9407
關聯:	財團法人國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心
顯示於類別:	[機械工程學系] 研究計畫

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