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  • 學位論文

模擬質子交換膜燃料電池陰極水蒸汽冷凝雙相流現象實驗探討

Simulated Two-Phase Flow Study of Steam Condensation in the Cathode of PEMFC

指導教授 : 潘欽

摘要


I 摘要 質子交換膜燃料電池(Proton exchange membrane fuel cell) 運作時會在陰極生成水蒸汽,水蒸汽可能會冷凝在氣體擴散層(Gas diffusion layer)、觸媒層(Catalyst layer)、和陰極流道(Cathode flow channel),而阻礙陰極氣體進入產生反應,降低電池的效率。 本研究利用水蒸汽和乾燥空氣來模擬PEMFC 陰極端迷你流道中雙相 流的傳輸現象,以期了解水蒸汽在擴散層與流道的機制。 研究分為兩個部分,第一部分使用相同蒸汽量通過四種不同氣體 擴散層(Toray paper 060、Carbon cloth(no treated)、HT2500、ELAT V2.1)觀察蒸汽冷凝在擴散層與冷凝形成之液珠成長與背壓之關係。 結果顯示,氣體擴散層(GDL)其滲透率(permeability)越低,其冷凝 液珠所需移除的背壓也越高;而疏水性越高的氣體擴散層,冷凝液珠 小且接觸角大,疏水性低的氣體擴散層冷凝面積大且接觸角較小。 第二部分則加入迷你壓克力矩形流道,並控制蒸汽流量和空氣流 量比率,模擬PEMFC 陰極流道雙相流傳輸現象。本研究探討蒸汽對應 於PEMFC 在電流密度為3.52A/cm2、10.7A/cm2、17.6A/cm2及不同當量 的空氣流量下,流道內的雙相流與壓降。研究結果顯示,在這些操作 條件下,水仍絕大部分以蒸汽方式離開,而沒有觀察到擴散層因水滿 溢而有液珠長出的現象;反而流道間(rib)因壓克力較親水且空氣不 II 易進入,會使水從流道間的擴散層處滿溢進流道。若使用較疏水的 GDL,由流道間滿溢進的水較易隨空氣流動而排除,而較親水的GDL 其流道間滿溢入的水不易移除且可能會在流道上面形成一層液膜。

關鍵字

燃料電池 水管理 氣體擴散

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參考文獻


in Ducts – A Source Book for Compact Heat Exchanger
characterization of a direct methanol fuel cell",
[40] 林幸樵,"觀察透明PEMFC陰極之積水變化(不同氣體濃度濕
[33] C.Y. Soong, W.M. Yan, C.Y. Tseng, H.C. Liu, Chen, H.S.
[23] M. Prasanna, H.Y. Ha, E.A. Cho, S.A. Hong, I.-H.Oh

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