液珠式微流體晶片之生質柴油產製

A Droplet-Based Micro Chip for Biodiesel Production

陳國祥(Kuo-Hsiang Chen)

指導教授 ： 楊鏡堂

國立臺灣大學/工學院/機械工程學研究所/碩士(2014年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2014.00756

摘要

本研究旨在開發一創新微流體反應元件，藉在微流體系統下表面積體積比較大的特性，大幅增加其反應介面以提高常溫條件下轉酯化反應之轉化率。利用簡單的十字結構並以液珠生成的方式進行生質柴油的產製，結果可於常溫攝氏23度、反應時間60秒內達到99%的反應轉化率，相較於使用複雜流道結構對反應流場進行擾動以強化混合卻還須進行加溫的方式更佳。
實驗中所使用的液珠式反應元件分成微米與毫米兩種流道，於常溫攝氏23度下進行實驗時，微米流道可生成直徑約110微米的液珠，並在反應時間10秒的情況下達到62.4%的反應轉化率；而毫米流道所生成的液珠直徑約1360微米，體積大於微米流道液珠將近二千倍，卻可在反應時間40秒達到90%的轉化率，將反應時間延長至60秒則更可達到99.9%的完全反應；因此產量高、製作簡單且便宜的毫米流道比起微米流道更具有優勢及發展潛力。
液珠形式的反應方法不只可直接提升其反應介面以有效地加速反應，還可藉由反應後生質柴油會直接溶於甲醇相，而甘油則會留於子彈型液珠中的方式來進行後續分離、純化研究的設計，例如可在下游流道處加裝一表面經改質的額外支流將反應後的液珠導走以移除甘油與殘餘大豆油，並在分離後導入純水利用擴散的方式洗去甲醇與催化劑。利用本研究所開發出具有低耗能及高反應速率等優點的替代能源產製系統，預期可大幅提升生質能源於市場上之競爭力。

關鍵字

生質柴油 ； 微反應器 ； 轉酯化反應 ； 液珠式微流體 ； 替代能源

並列摘要

無資料

並列關鍵字

biodiesel ； microreactor ； transesterification ； droplet-based microfluidic

參考文獻

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