被動式微型直接甲醇燃料電池陽極進料反應板之研製

Design and Fabrication of Fuel-Self-propelled Anode Plate for Passive Micro Direct Methanol Fuel Cells

方逸騏(I-Chi Fang)

指導教授 ： 曾繁根

國立清華大學/工學院/奈米工程與微系統研究所/碩士(2012年)

摘要

在微型化的燃料電池中，直接甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell，DMFC)使用甲醇燃料，有高能量密度、體積小、安全性佳等優點，與使用氫氣為燃料的質子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)做比較，其燃料儲存較容易、室溫下即可操作且運作系統精簡。未來在攜帶式3C產品上的應用有著無限潛力，因此目前已經許多研究投入直接甲醇燃料電池的領域。
本論文主要目的為針對被動式微型直接甲醇燃料電池，設計一不需要消耗電力即可驅動流體流動的微流體裝置，並藉由改善陽極板流道的設計，提高陽極之燃料與觸媒反應效率，以及快速移除反應後產生之氣泡來改善被動式微型DMFC效能較低的問題。實驗利用微機電製程於矽基材上製造出具有多層結構的被動式陽極進料反應板，並進行流體及電化學測試來比較各種設計的差異性。目前實驗結果顯示，利用微機電技術可成功製作出此擁有多種結構的被動式陽極進料反應板，並且本研究所設計的交錯排列V型結構流道可比一般常見矩形結構流道提升2倍的流佈速度。而在陽極反應效能上，藉由製造出具有高表面積的奈微米反應孔洞，經由電化學半電池測試，結果顯示可比同樣投影面積下的一般平面電極增加3.5倍的效能。
目前研究已將此被動式陽極進料反應板的基本功能作測試，未來將繼續進行整個被動式陽極進料反應板運作上的測試，最後實際運用於本實驗室微型直接甲醇燃料電池全電池組裝研究。

關鍵字

被動式微型直接甲醇燃料電池 ； 陽極進料反應板 ； 抗回衝微流道 ； 交錯排列V型結構 ； Nozzle-Diffuser ； 奈微米反應孔洞陣列

參考文獻

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