觸媒電極結構與其電化學特性的關連性分析

陳德蔭(Te-Yin Chen)

指導教授 ： 林昇佃

元智大學/工程學院/化學工程與材料科學學系/碩士(2003年)

摘要

本研究的目的在建立觸媒電極製程與電極性能參數間的關係，以改變觸媒製程中各項條件，找尋各製程條件影響觸媒電極性能的主要因素。吾人選用過濾轉印法製備觸媒電極，探討觸媒電極片的製程條件對其電化學特性的影響，所探討的製備參數包括電極上之觸媒擔載量、PTFE與觸媒的比例、Nafion含量與觸媒製程中電極烘焙、烘烤和燒結之溫度及時間。
觸媒電極上的觸媒利用率決定觸媒的成本，以及I-V極化曲線決定電極的工作效率。因此吾人使用循環伏安法檢測電極上觸媒的活性面積，藉半電池電流-電壓極化曲線決定碳紙觸媒電極的工作效率，並藉由嘗試I-V曲線的模型分析來解析出電極性能參數(包括動力學、質傳、歐姆電阻抗特性等參數)，藉以觀察各製程變因對觸媒電極性能的影響。
經由不同條件製成的觸媒電極，經過電化學量測結果，獲得不同製備參數與電極性能上的關係。在成分含量的改變上，電極性能隨著觸媒擔載量減少而增加，而 PTFE Binder用量比例為3/7為最佳條件。另一方面，實驗結果藉由Srinivasan等提出的方程式進行電化學參數分析，由參數的合理性分析結果歸納認為該模型方程式並不適合於此實驗測試觸媒電極的電化學參數分析。

關鍵字

燃料電池 ； 氣體擴散電極 ； 模型分析 ； 電化學參數

並列摘要

The purpose of this study is to explore how the fabrication conditions world effect electrochemical properties of gas diffusion electrode (GDE). The tested fabrication conditions include catalyst loading in the GDE, ratio of PTFE and catalyst, Nafion inclusion content, and temperature and time period of drying、roasting and sintering in the GDE fabrication。The electrochemical performance of GDE was measured by CV to decide electrochemical active area and by half-cell I-V curve were extracted from the measured. There after the electrode performance parameters I-V curve using model fitting.
The GDE performance was found to decrease with increasing catalyst loading. Ratio of PTFE (binder) and catalyst of 3/7 was the best fabrication condition.An I-V model equation used and Sriuivasan and coworkers was used to analyze the experiment results. However, the rationality of the obtained fited electrochemical parameters idicated that this model fitting is not applicatble.

並列關鍵字

Fuel cell ； Gas Diffusion Electrode ； Model ； electrochemical parameter

參考文獻

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