具有不同電極結構之直接甲醇燃料電池的交流阻抗量測研究

A Study of AC Impedance Measurement for Direct Methanol Fuel Cells with Different Electrode Structures

郭書榕(Shu-Rong Guo)

指導教授 ： 蘇春熺

國立臺北科技大學/機電學院/機電整合研究所/碩士(2009年)

https://doi.org/10.6841/NTUT.2009.00516

摘要

隨著石油價格上漲，電費跟著上漲，各類電子產品分別開始尋找替代能源，由於直接甲醇燃料電池（Direct Methanol Fuel Cell，DMFC）可達到輕薄短小之要求，成為隨身電子產品電源的最佳選擇。本研究以DMFC為對象，與以往傳統之鑽孔型集電板不同，取而代之以不同網目之集電板設計搭配不同鍍金時間與不同操作溫度使用燃料電池測試平台與交流阻抗分析平台檢測不同實驗參數對直接甲醇燃料電池之極化曲線特性與阻抗的影響，再加以分析比較；於MEA製備上以商用之GDE為陰陽極，再與質子交換膜於130 ℃、10 MPa下熱壓成型。由實驗結果可知在各溫度下網目30集電板性能皆優於鑽孔型集電板，而鍍金四分鐘後80 ℃之網目30集電板最高功率密度可達11.23 mW/cm^2而最大電流密度可達118.75 mA/cm^2。燃料電池中任ㄧ部份之結構皆會影響電池輸出，包括流道、電極、觸媒及質子交換膜，特在此研究中以不同之電極結構，期望對未來燃料電池輸出效率改善上有所提升。

關鍵字

直接甲醇燃料電池 ； 交流阻抗 ； 集電板

並列摘要

With the gasoline’s price and electricity rates go up, every kind of electronic products start to find other source of energy which can be alternative. Because of the Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) can match the need of slight, small, and short, it becomes the portable electronic products’ best option. DMFC is the object of this study, by using the bipolar of different size’s mesh designed with different coating Au times and operate temperatures to replace the traditional electrode. In the experiment, it use Fuel Cell Test System and AC Impedance System to test the effects to DMFC characteristic of polarization curve and impedance with different experiment parameters, furthermore give it an analysis and comparison. Custom-made Gas-Diffusion-Electrode (GDE) and the Proton Exchange Membrane (Nafion 117) used hot embossing method in 130 ℃、10 MPa on Membrane-Electrode-Assembly (MEA) process. From the experimental results, we can find the 30 mesh electrode performance are superior to drill-type electrode in room temperature, the 30 mesh of gold-coating four minutes at 80 ℃ have the highest power density 11.23 mW/cm^2 and the largest current density 118.75 mA/cm^2. Any parts of the cell’s structure including flow-channel, electrode , catalyst and membrane would have effects on cell’s output. By using different electrode mesh count and coating Au, expect that can improve the efficiency of output.

並列關鍵字

AC Impedance ； DMFC ； Electrode

參考文獻

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