PEMFC石墨複合雙極板之製程與成份研究

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鄭長鋒(Chang-feng Cheng) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

PEMFC石墨複合雙極板之製程與成份研究
(Study on Graphite Composite Bipolar Plate with the Composition and Process for Proton Exchange Membrane Fuel Cells)

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摘要(中)

將熱固性高分子(酚醛樹脂)與鱗片石墨粉以熱壓成型的方式製備高分子複合材料雙極板，藉由拉伸測試、彎曲測試、電阻測試，探討於180℃、200℃、220℃、240℃、260℃等壓模溫度以及添加15wt%、20wt%、25wt%、30wt%等不同酚醛樹脂比例，對於石墨複合板的拉伸強度、彎曲強度及導電率的影響，除此也將兩種不同顆粒大小的鱗片石墨，以相同重量百分比混合，於180℃、200℃、220℃、240℃、260℃等壓模溫度以及添加15wt%、20wt%、25wt%、30wt%等不同酚醛樹脂比例，比較與使用單一顆粒石墨所壓製出的石墨複合板的差異，實驗結果以100mesh鱗片石墨添加30wt%酚醛樹脂於180℃時所壓製出的石墨複合板，拉伸強度22.96(MPa)為最佳，以100mesh添加80mesh混合30wt%酚醛樹脂於200℃所壓製出的石墨複合板其彎曲強度41.78(MPa)為最佳，穿透導電率方面以50mesh鱗片石墨添加15wt%酚醛樹脂於180℃時所壓製出的石墨複合板110.5(S/cm)為最佳，表面導電率以80mesh鱗片石墨添加15wt%酚醛樹脂於240℃時所壓製出的石墨複合板323.66(S/cm) 為最佳。

摘要(英)

With thermosetting polymer (phenol formaldehyde resin) and flake graphite as raw materials, a kind of composite bipolar plate is obtained by hot-pressure molding. The effects of holding temperature(180℃、200℃、220℃、220℃、240℃、260℃) and phenol formaldehyde resin content(15wt%、20wt%、25wt%、30wt%)on the Tensile strength 、Flexural strength、Conductivity of composite bipolar plate were discussed. To compare two kinds of the different size flake graphite were mixed with the same percentage by weight with single particle size of the flake graphite at different holding temperature(180℃、200℃、220℃、220℃、240℃、260℃) and different phenol formaldehyde resin content(15wt%、20wt%、25wt%、30wt%). The results show that : add 100mesh flake Graphite with 30wt% phenol formaldehyde resin of the graphite composite plate at 180℃, the tensile strength of 22.96 (MPa) for the best. 100mesh mixed 80mesh with 30wt% phenol formaldehyde resin of the graphite composite plate at 200℃, flexural strength of 41.78 (MPa) for the best. 50mesh flake Graphite with 15wt% phenol formaldehyde resin of the graphite composite plate at 180℃, Through-Plane Conductivity of 110.5(S/cm) for the best. 80mesh flake Graphite with 15wt% phenol formaldehyde resin of the graphite composite plate at 240℃, In-Plane Conductivity of 323.66(S/cm) for the best.

關鍵字(中)

★ 酚醛樹脂
★ 燃料電池
★ 複合雙極板
★ 複合石墨板

關鍵字(英)

★ PF
★ PEMFC
★ graphite plate
★ composite bipolar plate

論文目次

目錄
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 XI
第一章緒論 1
1.1 前言 1
1.2 燃料電池簡介 2
1.3 燃料電池的種類 3
1.4 研究動機與方向 7
第二章 PEMFC相關文獻 10
2.1 質子交換膜型燃料電池結構分析 10
2.1.1 質子交換膜 11
2.1.2 催化劑及其載體 11
2.1.3 氣體擴散層 12
2.1.4 氣密墊圈 13
2.1.5 電極 13
2.1.6 雙極板 14
2.1.7 集電板 16
2.2 工作原理 16
2.3 文獻回顧 17
第三章實驗方法與設備 25
3.1 實驗流程 25
3.2 實驗材料製備 26
3.2.1 黏著材料 26
3.2.2 基底材料 26
3.2.3 材料混煉 26
3.3 實驗模具 27
3.4 拉伸實驗 27
3-5 彎曲實驗 28
3-6 高溫拉伸實驗 29
3-7 電阻率量測實驗 29
第四章結果與討論 38
4.1拉伸強度 37
4.1.1單一石墨顆粒之拉伸強度 39
4.1.2兩種石墨顆粒混合之拉伸強度 41
4.2 彎曲強度 42
4.2.1兩種石墨顆粒之彎曲強度 43
4.3導電性質 42
4.3.1穿透電阻量測 44
4.3.1.1單一石墨顆粒之穿透電阻量測 44
4.3.1.2兩種石墨顆粒之穿透電阻量測 45
4.3.2表面電阻量測 46
4.3.2.1單一石墨顆粒之穿透電阻量測 46
第五章結論 83
參考文獻 84

參考文獻

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指導教授

李雄、李天錫
(Shyong Lee、Tien-his Lee)

審核日期

2009-7-10

推文