直接甲醇燃料電池中具疏水梯度的微結構對陽極二氧化碳氣泡排除之實驗

CO2 Removal at the Anode of a DMFC via Roughness-Gradient Hydrophobic Microstructure

蔡宜君(Yi-Chun Tsai)

指導教授 ： 王訓忠

國立清華大學/工學院/動力機械工程學系/碩士(2008年)

摘要

本研究提出一具疏水性的梯度微結構覆蓋於陽極平行流道上，並連接到肋條上方的出氣孔區域，提供陽極二氧化碳的移除。材料採具疏水性的PDMS，利用微機電加工製成疏水程度不同的微結構。陽極加上微結構層的電池置於水平擺放做電池效能的測試，優於水平擺放且僅靠幫浦驅動排除二氧化碳氣泡的電池。加上結構層的電池在低甲醇供給流速時，其效能與電池以垂直擺放靠浮力驅動二氧化碳的電池效能差異不大，且當甲醇供給流速低至0.1ml/min時才有明顯濃度極化的情形發生。在可視化觀察發現，在低電流量下可看到氣泡生成及移除的過程。
在陰極部分，採用複合式的平行流道。利用打穿的平行流道與另一具平行肋條的平板組合，如此可在兩者接合處形成一截面深0.3mm、寬0.15mm的毛細溝槽，提供陰極凝結水聚集與傳輸的通道，而後接觸流道後端的毛細結構區，將凝結水移除。在定電流( I=1A )，不同溫度、不同空氣流量及不同擺置方向下，皆能維持電池長時間(8 hr)的效能穩定；而傳統的平行流道電池效能在十分鐘內便出現明顯的低落情形，表示傳統的平行流道，僅靠流道角落的毛細力無法將陰極凝結水有效的移除。

關鍵字

直接甲醇燃料電池 ； 二氧化碳氣泡移除 ； 陰極流道 ； 水移除

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參考文獻

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