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作者(中文):王壽愷
作者(外文):Shou-Kai Wang
論文名稱(中文):微型甲醇燃料電池之表面奈米化陽極電催化測試與微氣泡觀測研究
論文名稱(外文):Electrocatalytic Test of Nano-Surface Anode and Observation of Micro Bubbles for Micro DMFC
指導教授(中文):曾繁根
錢景常
指導教授(外文):Fan-Gang Tseng
Ching-Chang Chieng
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:奈米工程與微系統研究所
學號:936204
出版年(民國):95
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:98
中文關鍵詞:直接甲醇燃料電池電催化測試奈米碳管微氣泡觀測循環伏安法微機電系統
外文關鍵詞:Direct methanol fuel cellElectrocatalytic testCarbon nanotubesMicrobubble observationCyclic voltammetryMicroelectromechanical system
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本研究主要著重在μ-DMFC陽極之電催化測試分析和利用O2微氣泡模擬CO2氣泡在電極表面上成長機制的觀測分析。電催化測試方面,我們利用濃H2O2浸泡的方式來對Pt薄膜做活化/親水化的動作,此舉有助於反應電流的提升,然而隨著時間,活化/親水化程度會恢復成初始狀態且反應電流值也會有相互對應之變化。對於Pt film/CNTs電極而言,因為CNTs結構所引入的大反應表面積,以及高效率的氣泡移除能力,其所呈現出的催化電流值約是Pt film/Si電極的六倍、Pt film/Carbon Cloth電極的兩倍,然而高催化效率所帶來的劇烈觸媒毒化效應會是項負面因素。在Pt催化甲醇的機制上,主要掌控於甲醇分子和氧化之中間產物的擴散、觸媒的毒化和CO2氣泡在電極表面的脫附等因素,對催化活性和效率有一定程度的影響。在微氣泡的觀測分析方面,我們發現Pt film/CNTs由於其奈米結構引入之表面張力較小且提供之反應表面積大,因此氣泡的成長速度快、生命週期短且脫離尺寸小;Pt film/Quartz在活化/親水化處理前後會展現極為不同的氣泡脫離行為,處理前氣泡會相互團聚且難以脫離,而在處理後會氣泡生長速度會增加、生命週期大大縮短且團聚現象減少,不過因為平坦表面所引入的表面張力較大且反應表面積小,因此會導致氣泡的脫離尺寸較大、生命週期較長、成長速率較慢。綜觀微氣泡觀測和電催化測試結果均指向CNTs基材具有優異的氣泡脫離能力、大表面積和高反應效能,當作DMFC電極之觸媒載體非常具有潛力和前景。
摘要i
章節目錄ii
圖目錄iv
表目錄viii
壹. 前言1
1.1  燃料電池種類2
1.2  燃料電池之市場應用7
1.3  直接甲醇燃料電池之瓶頸9
1.4  研究動機與目標10
貳. 文獻回顧13
2.1  CO2氣泡移除相關文獻13
2.2  催化劑電化學測試相關文獻18
2.3  燃料電池微型化相關文獻21
參. 原理介紹26
3.1 燃料電池工作原理26
3.1.1 電極反應26
3.1.2 燃料電池理論電位之計算27
3.1.3 燃料電池之能量損失28
3.2 直接甲醇燃料電池元件32
肆. 實驗設備與方法36
4.1 實驗規劃37
4.2 電化學量測38
4.2.1 非奈米碳管試片製備38
4.2.2 奈米碳管試片製備41
4.2.3 奈米碳管簡介46
4.2.4 電化學量測系統架設47
4.2.5 電化學電位掃描分析技術49
4.3 氣泡生命週期(Life-time)分析52
4.3.1 氣泡脫離機制54
伍. 實驗結果與討論58
5.1 陽極半電池電化學測試58
5.1.1 白金薄膜之活化/親水化探討58
5.1.2 Pt film / Si Wafer電極之電化學量測63
5.1.3 不同基材之催化效能比較70
5.1.4 Pt film / CNTs電極之電化學量測72
5.1.5 低濃度甲醇電催化量測79
5.2 單顆微小氣泡生命週期分析-以雙氧水模擬82
5.2.1 不同H2O2濃度下O2氣泡之生命週期與成長速率比較83
5.2.2 不同基材下O2氣泡之生命周期與成長速率比較86
陸. 結論90
柒. 未來工作92
捌. 參考文獻95
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[34] Morrison boyd, “Organic Chemistry”, Prentice-Hall
Inc, 1992.
(此全文未開放授權)
封面
誌謝
摘要
章節目錄
圖目錄與表目錄
第壹章_前言
第貳章_文獻回顧
第參章_原理介紹
第肆章_實驗設備與方法
第伍章_實驗結果與討論
第陸章_結論
第柒章_未來工作
第捌章_參考文獻
 
 
 
 
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