不同醇類添加應用於直接甲醇燃料電池陽極觸媒製備後之電池效能差異

簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表

研究生：	林建鴻 Chien-Hung Lin
論文名稱：	不同醇類添加應用於直接甲醇燃料電池陽極觸媒製備後之電池效能差異
指導教授：	蔡春鴻 Chuen-Horng Tsai 葉宗洸 Tsung-Kuang Yeh
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	原子科學院 - 工程與系統科學系 Department of Engineering and System Science
論文出版年：	2006
畢業學年度：	94
語文別：	中文
論文頁數：	64
中文關鍵詞：	燃料電池、乙二醇、乙醇、白金、釕
相關次數：	點閱：2 下載：0
分享至:	分享至facebook 分享至twitter

查詢本校圖書館目錄查詢臺灣博碩士論文知識加值系統勘誤回報

由於直接甲醇燃料電池仍有下列數項的瓶頸：包括陽極觸媒效能有待提升、並可進一步的抵抗CO毒化、甲醇穿透高分子薄膜…等問題。本研究主要希望可以合成出一高效能亦可以有效抵抗CO毒化問題的觸媒，也進一步探討不同氣體擴散層對於甲醇穿透效應造成全電池的何種影響。

本研究主要是使用Watanabe所提出的製程以及之本實驗室所改進的方式，在用不同的比例的醇類當還原分散劑，來合成我們所需的觸媒。接著把我們的觸媒利用循環伏安法、電化學組抗圖譜，探討陽極觸媒的電化學性質。同時利用X光繞射、穿透式電子顯微鏡、熱重分析儀、感應耦合電漿質譜，來觀察觸媒的晶體結構、成分和分散度。最後將所得到較好的觸媒拿來組成MEA，量測全電池的電流-電壓關係。

將我們合成出來最好的觸媒拿來和Johnson Matthey的PtRu/C商業觸媒做比較，可以發現我們當我們利用酒精當做還原分散劑時，確實對於觸媒的分散度有所幫助。尤其是使用ㄧ半的酒精加共沉澱法且碳粉經過過氧化氫在70度c處理過後所製作的觸媒(HAC70)，其分散度、合金比例，顆粒大小，都不輸給商業觸媒，且得到的氧化電流密度相仿，氧化電位更小，在全電池表現上也是優於商業觸媒。對於製作MEA時使用碳紙當作氣體擴散層，可以比使用碳布當氣體擴散層，其開路電位都可以有效的提高。

摘要    I
謝幕    II
主目錄    III
圖目錄    V
表目錄    VII
第一章 前言    1
第二章 文獻回顧    3
2.1 簡介    3
2.2 燃料電池的分類    3
2.3 直接甲醇燃料電池的工作原理    5
2.4 陽極觸媒材料種類    7
2.5 提升甲醇催化活性    9
2.6 陽極觸媒製備    11
2.6.1 觸媒製備方式    11
2.6.2 觸媒還原方式    12
2.6.3碳粉前處理    12
2.6.4氯離子影響    13
2.6.5鹼性溶液的影響    13
2.6.7 酒精含量與不同種類的影響    13
2.7. 電極的製作    14
2.8 量測    17
2.8.1 起始電位(Onset Potential)    17
2.8.2 全電池阻抗量測    17
第三章實驗方法與原理    19
3.1 實驗藥品與設備    19
3.1.1 觸媒前驅物（Precursor）    19
3.1.2 其他藥品    19
3.1.3 實驗用氣體    20
3.1.4 實驗設備    20
3.1.5 分析儀器    21
3.2 觸媒製備方法    21
3.2.1 碳載體前處理    21
3.2.2標準實驗流程    21
3.3試片製作與分析    27
3.3.1 半電池電極片製備    27
3.3.2 半電池的分析    28
3.3.3 組成與型態試片製作與分析    28
3.3.4 全電池MEA 製備    29
3.4 分析方法之原理    31
3.4.1 組成型態分析原理    31
3.4.2 循環伏安法（Cyclic Voltammetry，CV）    33
3.4.3電化學阻抗圖譜（Electrochemistry Impedance Spectrum，EIS）    35
第四章結果與討論    37
4.1循環伏安法CV和阻抗EIS結果討論    37
4.1.1  NA、 HA、 AA的比較    37
4.1.2  HA、 AR的比較    38
4.1.3  HA 、HEG 、HAEG的比較    38
4,1.4  HA、 HAC30 、HAC70的比較    38
4.1.4 EIS的比較    38
4-2 XRD    44
4-3 ICP-MS    47
4-4穿透式電子顯微鏡分析結果(TEM)    48
4-5 FTIR和TGA分析結果    49
4-6 各分析結果的綜合討論    50
4.6.1 白金含量的影響    50
4.6.2 Nafion含量的影響    53
4-8全電池電化學性質分析結果    55
4.6.1 不同氣體擴散層的影響    56
4.6.2 碳粉含量的影響    56
4.6.３　Z42、HA、HAC30、HAC70的比較    57
第五章 結論    61
第六章 未來工作    62
第七章 參考文獻    63

                                

[1] Watanabe M, Uchida M, and Motoo S, Journal of Electroanalytic Chemistry, 229 (1987) 395.
[2] Pattabiraman R, Proc. of The International Symp. on New Materials for Fuel Cells Systems, (1995) 362.
[3] 江朝源, 陽極使用二元合金觸媒之直接甲醇燃料電池在不同製備條件下的電化學特性, 國立清華大學碩士論文, 2005年12月
[4] W.R. Grove, Phil.Mag.14, 127-130(1839).
[5] W. Vielstich, Fuel Cells, Wiely/Interscience , London 1965， 501 pp.
[6] 鄭耀宗、徐耀昇，“燃料電池技術進的現況分析”，八十八年節約
能源論文發表會論專輯，(1999) PP.409-422
[7] Platinum Metals Rev., 2002, 46, (1), 3.14
[8] Z.D. Wei, S.H. Chan / Journal of Electroanalytical Chemistry 569 (2004) 23–
33
[9] N.M. Markovic. P.N. Ross. Chem. Tech. 4 (2000) 110.
[10] D.E. Curtin et al., J. Power Sources 131 (2004) 41
[11] G.A. Camara et al., J. Electrochem. Soc. 149 (2002) A748
[12] A. Hamnett, Catalysis Today 38 (1997) 445
[13] Hamnett A, Catalysis Today, 38 (1997) 445.
[14] M. P. Hogarth et al, Platinum Metals Rev. 46(4) (2002) 146
[15] Markovic N M, and Ross P N, Surface Science Reports, 45 (2002) 121.
[16] K.-M. Park et al.,J. Phys. Chem. B 106 (2002), p.1869
[17] D. L. Boxall et al.,Chem. Mater. 14(2002), p. 1715
[18] Masahiro Watanabe et al., Journal of Electroanalytic Chemistry 229
(1987) 395
[19] A.S. Arico et al., Electrochimica Acta 47 (2002) 3723
[20]. James Larminie et al., Fuel Cell Systems Explained 2nd (2003),
Wiley
[21] Li W Z, Liang C H, Zhou W J, Qiu J S, Zhou Z H, Sun G Q, and Xin Q,
Journal of Physical Chemistry B, 107 (2003) 6292.
[22] Chai G S, Yoon S B, Yu J S, Choi J H, and Sung Y E, Journal of Physical
Chemistry B, 108 (2004) 7074.
[23] A.S. Arico et al., Journal of Power Sources 55 (1995) 159
[24] T.J. Schmidt et al., Langmuir 13 (1997) 2591
[25] Y. Shiraishi, N. Toshima, J. Mol. Catal. A 141 (1999) 187.
[26] J.L. Gomez et al., Carbon 43 (2005) 3002-3039
[27] H. Bonnemann et al., FUEL CELLS 2004, 4, No. 4
[28] T.C. Deivaraj and Jim Yang Lee, Journal of Power Sources Vol. 142, Issues1-2,
(2005)
[29] L.S. Sarma et al., Journal of Power Sources 139 (2005) 44-54
[30] Ticianelli E A, Derouin C R, Redondo A, and Srinivasan S, Journal of The
Electrochemical Society, 135(1988) 2209.
[31] Arico A S, Shukl A K, EL-Khatib K M, Creti P, and Antonucci V, Journal of
Applied Electrochemistry, 29 (1999) 671.
[32] Ren X, Wilson M S, and Gottesfeld S, Journal of The Electrochemical Society,
143 (1996) L12.
[33] Wilson M S, and Gottesfeld S, Journal of Applied Electrochemistry, 22 (1992)
1.
[34] Rolison D R, Hagans P L, Swider K E, and Long J W, Langmuir, 15 (1999)
774.
[35] Zheng J P, and Jow T R, Journal of The Electrochemistry Society, 142 (1995)
L6.
[36] McKeown D A, Hagans P L, Carette L P L, Russell A E, Seider K E, and
Rolison D R, Journal of Physical Chemistrty B, 103 (1999) 4825.
[37] Swider K E, Merzbacher C I, Hagans P L, and Rolison D R, Journal of
Non-Crystalline Solids, 225 (1998) 348.
[38] Long J W, Swider K E, Merzbacher C I, and Rolison D R, Langmuir, 15 (1999)
780.
[39] Arico A S, Creti P, Kim H, Mantegna R, Giordano N, and Antonucci V, Journal
of The Electrochemical Society, 143 (1996) 3950.
[40] Mueller J T, and Urban P M, Journal of power source, 75 (1998) 139.
[41] Estenam V. Spinace et al., Journal of Power Sources 137 (2004) 17-23
[42] Christina Bock al., J. AM. CHEM. SOC. 2004, 126, 8028-8037

全文公開日期本全文未授權公開 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)

簡易檢索 / 詳目顯示

相關論文