在燃料電池中流體流動與質傳現象

Mass-Transfer and Fluid Flow Behavior in the Fuel Cell

戴詠哲(Yu-Chih Tai)

指導教授 ： 吳和生

元智大學/工程學院/化學工程與材料科學學系/碩士(2002年)

摘要

中文摘要
對於提升燃料電池效能，已有不少專家學者針對電極觸媒、電解質的傳導特性及電池中的質傳行為進行研究，然而至今尚未有利用動力學中滯留時間分布理論（residence time distribution，RTD）對反應氣體於電池中流場流動進行探討。本文旨在架構以RTD分析氣體於流場的流動情形，並討論流場內部的質傳行為。
本文中主要以壓克力材質的流場板為主體，探討進氣流量、流道設計、流場板材質、碳紙材料及墊片厚度等變因。而在分析質傳行為系統中，則探討不同氣體對氮氣的質傳現象。並藉由這些數據建構RTD分析流場系統，期能對提升燃料電池性能有更進一步的發展。
由實驗結果得知
（1）使用RTD分析流場，計算得的 值愈小表示氣體流動的分散性愈小，愈能接近理想流動。並且得到為改善傳統型流場（conventional flow field，CFF）缺點而發展出的各式流場，流動情形皆優於CFF。
（2）於使用相同流場設計不同流場板材質分析中，得到氣體在材料摩擦阻力小情況下，不因材質不同而有太大差異。而探討碳紙材質方面，發現不同碳紙會因本身的孔隙度對於氣體產生的阻力而有些為的影響。
（3）碳紙對於氣體兩相質傳造成的阻力不大，因此使得能在段時間內達到兩相平衡。並且發現氣體損失率常數會因分子量及於總氣體中的含量減少而下降（O2＞O2 in Air＞H2：2.339＞1.699＞1.105）。

關鍵字

流場設計 ； 滯留時間分布 ； 燃料電池 ； 質傳

並列摘要

無資料

並列關鍵字

design the flow-field ； residence time distribution ； fuel cell ； mass transfer

參考文獻

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