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2010/12/02

燃料電池金屬雙極板研究

燃料電池是一新的能源技術,目前各國正如火如荼展開研究工作。為了發展更經濟的質子交換膜型燃料電池,技術人員都將焦點放於能提供更好的性能表現和更低的價格的新技術。被認為最有可能降低製造成本的即為雙極板。目前廣泛使用的材質為石墨,依照不同電池種類,石墨板也有所不同,但是不管何種石墨材料都有相同的問題:製造成本高和加工困難,由於石墨的加工不易和製造成本較高,導致商業化的燃料電池一直無法正式量產推廣。
本研究旨在尋找燃料電池替代性材料,以小功率、低電壓、低電流的3C用燃料電池為目標,根據美國能源部所訂定出的車用燃料電池雙極板特性作為考量,包括成本、腐蝕速率、導電度和氣密性,依此一規範,從機械的觀點出發,拓展至化學、電化學及其他物理性質的了解。從目前業界各領域所知且純熟運用的表面改質技術,比較各種金屬在表面改質之後,它的表現效率與石墨板的差別,從中研究各種替代性材料的可行性。

Reference: http://etds.yzu.edu.tw/etdservice/view_metadata?etdun=U0009-0112200611291265&query_field1=keyword&&query_word1=1&



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系統識別號 U0009-0112200611291265
論文名稱(中文) 燃料電池金屬雙極板研究
校院名稱 元智大學
系所名稱(中) 機械工程學系
系所名稱(英) Department of Mechanical Engineering
學年度 92
學期 2
出版年 93
研究生(中文) 黃敬涵
學號 917244
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期  
論文頁數 0頁
口試委員 指導教授-李碩仁
中文關鍵字 燃料電池  雙極板  不鏽鋼    化學處理  物理蒸鍍  電化學處理 
英文關鍵字 HASH(0x8e0175c) 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 燃料電池是一新的能源技術,目前各國正如火如荼展開研究工作。為了發展更經濟的質子交換膜型燃料電池,技術人員都將焦點放於能提供更好的性能表現和更低的價格的新技術。被認為最有可能降低製造成本的即為雙極板。目前廣泛使用的材質為石墨,依照不同電池種類,石墨板也有所不同,但是不管何種石墨材料都有相同的問題:製造成本高和加工困難,由於石墨的加工不易和製造成本較高,導致商業化的燃料電池一直無法正式量產推廣。
本研究旨在尋找燃料電池替代性材料,以小功率、低電壓、低電流的3C用燃料電池為目標,根據美國能源部所訂定出的車用燃料電池雙極板特性作為考量,包括成本、腐蝕速率、導電度和氣密性,依此一規範,從機械的觀點出發,拓展至化學、電化學及其他物理性質的了解。從目前業界各領域所知且純熟運用的表面改質技術,比較各種金屬在表面改質之後,它的表現效率與石墨板的差別,從中研究各種替代性材料的可行性。
本研究分主要探討目前業界所知的表面改質技術在雙極板上運用的可行性,從專利的檢索和分析開始,建立相關的實驗設備和檢測流程,接著進行金屬鍍膜特性的研究,加以表面機械性質、表面電化學性質作為研究。研究不同表面改質對金屬表面的影響,以電化學加工、物理蒸鍍和化學處理為主要研究重點,了解此種方式所生產的不鏽鋼和鋁合金雙極板,是否適合運用在燃料電池的操作環境中,並探討不同加工方式相對於金屬表面的機械性質和表面電化學性質間的關係。最後則是單電池的製作和測試,了解各類電池性能的優缺點,從中尋找較佳的定位。
論文目次 第一章 緒論
1.1研究背景及目的
1.2研究目標
1.3文獻回顧
1.4論文架構
第二章 燃料電池雙極板簡介
2.1 雙極板是什麼
2.2 雙極板功能及規格特性要求
2.3 雙極板的主要材料
第三章 研究方法及實驗設備
3.1 研究方法流程與實驗規劃
3.2 各項實驗簡介
第四章 不鏽鋼燃料電池
4.1 不鏽鋼金屬雙極板製作程序
4.2 電化學改質導論
4.3 材料表面特性研究
4.4 單電池組裝與測試
第五章 鋁製表面薄膜處理金屬雙極板燃料電池
5.1 鋁製金屬雙極板製作程序
5.2 表面薄膜沈積改質導論
5.3 材料表面性質研究
5.4 單電池組裝與測試
第六章 鋁製化學處理金屬雙極板燃料電池
6.1 鋁製金屬雙極板製作程序
6.2 表面化學處理改質導論
6.3 材料表面性質研究
6.4 單電池組裝與測試
第七章 結論與未來展望
7.1 結論
7.2 未來展望及建議
參考文獻


精微電化學加工技術在未來各種細微加工應用中佔有極大的優勢。該技術之優點係在於其加工能力與材料硬度無關,且能加工出微細及形狀複雜之表面結構,經由該製程加工後之產品表面具有粗糙度佳、無殘留應力及無裂縫產生等優良特性,常應用於航太、光電半導體、醫療器材、綠色能源、模具等產業上. 精微電化學領域內之各種加工技術,可應用於燃料電池雙極板、生物晶片、微流體動壓軸承、微噴嘴、次世次流體分配閥元件、模具等產品加工上,機會難得,精彩可期。


 
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