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研究生： 陳文豪
Wen-Hao Chen
論文名稱： 直接甲醇燃料電池陽極觸媒在不同製備條件的特性分析
Characteristics of Anodic Catalyst for DMFC with Different Preparations
指導教授： 蔡春鴻
Dr. Chunen-Horng Tsai
葉宗洸
Dr. 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： 2004
畢業學年度： 92
語文別： 中文
論文頁數： 56
中文關鍵詞： 直接甲醇燃料電池 、電化學分析 、陽極觸媒
外文關鍵詞： DMFC, PtRu/C, anodic catalyst
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    • 當今直接甲醇燃料電池發展的瓶頸，可分為數方面：提升陽極觸媒催化效能、減緩甲醇於高分子電解質薄膜中的穿透率、燃料輸送系統的改善等…。本實驗目標為提升陽極觸媒催化效能，同時期望能改善甲醇氧化過程中，一氧化碳對於觸媒造成的毒化現象。
    研究分為兩個方向：一為探討不同氣氛下熱處理對於二元（PtRu/C）陽極觸媒的影響；二為討論二元（PtRu/C）與三元（PtRuW/C）陽極觸媒間的差異性。首先，在觸媒製備方式，第一項研究採用Watanabe等人於1987年提出的製程，並於施予觸媒空氣、氫氣不同氣氛的熱處理；第二項研究為採用自行設計的製程。其次，使用循環伏安法、電化學阻抗圖譜，討論陽極觸媒的電化學性質；同時，使用X光繞射，以及穿透式電子顯微鏡，觀察陽極觸媒於碳載體上的分佈型態。最後，選擇Pt/Ru原子數比為1/1，且經過不同氣氛熱處理的陽極觸媒，製作MEA（Membrane Electrode Assembly），量測全電池的電流-電壓關係。
    實驗結果得到幾項結論:經由氫氣熱處理之Pt/Ru原子數比1/1的陽極觸媒，能有效減緩毒化現象。空氣處理之二元陽極觸媒，經由循環伏安法分析，發現其甲醇氧化電流值最大，並且能減緩毒化現象。三元觸媒能提升甲醇氧化速率，但由於其總反應表面積較小，與電荷傳遞阻抗較高，整體表現並不如二元觸媒。最後，我們從全電池性質量測，再次印證電化學分析結果與實際應用相同。

    封面 摘要 誌謝 目錄 第一章 緒論……01 第二章 文獻回顧…………………02 2.1前言...............02 2.2直接甲醇燃料電池介紹...................03 2.3甲醇於Pt電極上之氧化機制...............08 2.4陽極觸媒材料種類.......................09 2.5陽極觸媒製備...........................14 2.5.1觸媒製備方式.........................14 2.5.2金屬先驅物的種類.....................15 2.5.3觸媒還原方式.........................15 2.6影響陽極觸媒催化效果的環境變因.........16 第三章 實驗方法與原理.........20 3.1實驗藥品與設備......................20 3.1.1觸媒先驅物.....................20 3.1.2其他藥品.......................20 3.1.3實驗設備與分析儀器.............21 3.2觸媒製備方法...............21 3.2.1經不同氣氛熱處理的二元觸媒.....21 3.2.2三元觸媒製備...................22 3.3其他實驗方法之介紹......23 3.3.1 半電池電極片製備..............24 3.3.2 半電池電化學性質分析之參數設定...25 3.3.3 全電池MEA製備.................26 3.4分析方法之原理......................28 3.4.1 X光繞射分析...................28 3.4.2 穿透式電子顯微鏡..............29 3.4.3 循環伏安法....................30 3.4.4 電化學阻抗圖譜................32 第四章 結果與討論 .....................35 4.1 X光繞射分析結果................35 4.1.1不同氣氛熱處理之二元觸媒................35 4.1.2自製製程之二元與三元觸媒................39 4.2穿透式電子顯微鏡................41 4.2.1不同氣氛熱處理之二元觸媒................41 4.2.2自製製程之二元與三元觸媒................44 4.3循環伏安法................45 4.3.1不同氣氛熱處理之二元觸媒................45 4.3.2自製製程之二元與三元觸媒...................46 4.3.3不同製備條件之Pt/Ru原子數比為2/1觸媒.........48 4.4電化學阻抗圖譜.................49 4.4.1不同氣氛熱處理之二元觸媒...................49 4.4.2自製製程之二元與三元觸媒...................50 4.4.3不同製備條件之Pt/Ru原子數比為2/1觸媒..........51 4.5全電池電流-電壓量測................52 第五章 結論................54 第六章 參考文獻................55

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