應用於微型冷卻系統以及微型燃料電池之反應區流體處理

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研究生：	程榮勝
論文名稱：	應用於微型冷卻系統以及微型燃料電池之反應區流體處理
指導教授：	林唯耕曾繁根
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：	2004
畢業學年度：	92
語文別：	中文
論文頁數：	77
中文關鍵詞：	微型冷卻系統、微型燃料電池、微機電、微系統、MEMS、散熱、微流體
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本研究主要是針對微型直接甲醇燃料電池(Micro Direct Methanol Fuel Cell)以及微液滴衝擊式冷卻系統(Micro Droplet Impinging Cooling System)之反應區二相流體處理作設計。
　　由於在微型直接甲醇燃料電池以及微液滴衝擊式冷卻系統運作過程中，反應區(蒸發區)內的液體變成蒸氣會導致反應區(蒸發區)內壓力變大，使得工作流體難以進入補充，而整個系統的運作也為之停止。本研究目的即是利用微機電(MEMS)技術製作出微流道與反應區(蒸發區)，期望經由反應區(蒸發區)內的肋骨(rib)結構設計，使得工作流體能克服階梯障礙，順利帶進反應區(蒸發區)，並且迅速地佈滿整個反應區(蒸發區)，同時將反應區(蒸發區)所產生之蒸氣帶出。
　　目前實驗結果顯示，在適當的反應區(蒸發區)內的肋骨(rib)結構設計時，工作流體能順利克服階梯障礙流進反應區(蒸發區)，並使得蒸氣往蒸氣流道(vapor line)帶出；而在毛細壓差量測實驗目前測試過之晶片中，毛細壓差最高可達11kPa，距離目標一大氣壓仍有不小的差距，為未來應該努力的方向。

第一章 緒論                                               1
  1-1.微流體系統                                    　　　1
  1-2.微型直接甲醇燃料電池簡介                            2
  1-3.微液滴衝擊式冷卻系統簡介                            3
  1-4.研究動機與目的                                      8
第二章 原理與文獻回顧                                    11
  2-1.微冷卻系統原理 　     　　　　　　　　　　 　　　　11
  2-2.文獻回顧        　　  　　　　　　　　             15
2-2-1.Kirshberg教授研究群                              15
2-2-2.S.C.Yao教授研究群                                17
2-2-3.NASA研究群                                       19
第三章 實驗設計與規畫                                    21
  3-1.製程規畫                                           21
  3-2.回流道進入反應區之設計                             27
3-2-1.第一代設計                                       27
3-2-2.第二代設計                                       29
  3-3.控制蒸氣流動方向之設計                             34
  3-4.擋背壓能力設計                                     36
  3-5.反應區內液體致動機制                               38
3-6.毛細壓差量測方式                                   39
3-7.SU-8厚膜光阻接合技術                               41
3-7-1.UV膠接合技術                                     42
3-7-2.photo-definable epoxy接合技術                    43
3-8.實驗拍攝裝置                                       46
3-9.氧電漿（O -plasma）親水處理法                        46
第四章 目前研究成果與討論                                49
  4-1.第一代設計之實驗結果與討論                         49
  4-2.第二代設計之實驗結果與討論　　     　　　　　　　　54
  4-3.SU-8厚膜光阻接合技術結果與討論                     60
4-3-1.UV膠接合技術結果與討論                           60
4-3-2.photo-definable epoxy接合技術結果與討論          62
4-4.毛細壓差量測方式討論                               64
4-5.毛細壓差量測結果與討論                             65
第五章 結論與未來研究方向                              68
5-1.結論                                               70
5-2.未來研究方向                                       71

                                

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