應用往復式電位電鍍技術與超音波製備直接甲醇燃料電池觸媒及其電池效能研究

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研究生：	廖惠佑 Liao, Hui-Yu
論文名稱：	應用往復式電位電鍍技術與超音波製備直接甲醇燃料電池觸媒及其電池效能研究 Preparation of Carbon Nanotubes Supported Catalysts at the Anode of a Direct Methanol Fuel Cell by a Reversing Potential Electrodeposition Technique and an Application of Ultrasonication
指導教授：	葉宗洸 Yeh, Tsung-Kuang 蔡春鴻 Tsai, Chuen-Horng
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：	2011
畢業學年度：	99
語文別：	中文
論文頁數：	71
中文關鍵詞：	奈米碳管、超音波、往復式電位電鍍
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本研究主要是開發具有高催化效率之陽極觸媒的大面積直接甲醇燃料電池。使用直接成長於碳布上之奈米碳管作為觸媒支撐層，預期能增加電鍍表面積，有利於提升觸媒分散性和活性表面積以及降低電子傳導阻抗，進而提升直接甲醇燃料電池的效能。採用的陽極觸媒為鉑與釕的奈米顆粒所形成的二元金屬觸媒，其製備方法是利用鉑和釕金屬的前驅物，應用定電位電鍍法和往復式電位電鍍法將二元合金觸媒還原於奈米碳管上，比較兩者電鍍方法所製備之觸媒催化甲醇的能力，另外亦在電鍍過程中導入超音波震盪器的使用，期望有助於提升觸媒分散性、降低觸媒團聚情形，以增加觸媒活性表面積，進而提升電池效能。實驗結果顯示在定電位電鍍過程中使用超音波震盪提升觸媒分散性和承載量，使得甲醇氧化電流大幅增加；使用往復式電位電鍍法所得之觸媒其催化甲醇能力優於定電位電鍍法所得之觸媒，其組成之全電池的輸出功率高於商業觸媒之全電池，並且具有較輕微之電池效能衰退情形。

第一章 緒論 .....................................................................................................1
1 前言 .........................................................................................................1
2 研究動機 ...............................................................................................2
第二章 文獻回顧 ............................................................................................3
1 燃料電池簡介 .....................................................................................3
2 直接甲醇燃料電池結構 ..................................................................5
2.1 擴散層 ...........................................................................................6
2.2 觸媒層 ...........................................................................................6
2.3 觸媒載體 ......................................................................................8
2.4 質子交換膜 ...............................................................................11
2.5 雙極板 .........................................................................................11
3 直接甲醇燃料電池工作原理 ......................................................13
4 電化學還原法製備陽極觸媒 ......................................................15
4.1 超音波應用 ...............................................................................15
4.2 定電位電鍍法 ...........................................................................18
4.3 往復式電位電鍍技術 ............................................................20
第三章 實驗方法 ..........................................................................................23
1 實驗流程 .............................................................................................23
2 實驗藥品與設備 ...............................................................................24
2.1 觸媒前驅物 ...............................................................................24
2.2 其他藥品 ....................................................................................24
2.3 實驗用氣體 ...............................................................................25
2.4 實驗設備 ....................................................................................25
2.5 分析儀器 ....................................................................................26
3 電化學實驗裝置設計 .....................................................................27
4 直接成長於碳布之奈米碳管的製備 ........................................28
5 奈米碳管親水化處理 .....................................................................29
6 電化學還原法製備陽極觸媒 ......................................................30
6.1 定電位電鍍法 ...........................................................................30
6.2 往復式電位電鍍技術 ............................................................31
7 陽極觸媒分析 ...................................................................................32
7.1 電化學分析 ...............................................................................32
7.2 觸媒型態分析 ...........................................................................34
7.3 組成比例分析 ...........................................................................36
8 全電池MEA製備 ..............................................................................36
8.1 高分子電解質薄膜活化 .......................................................37
8.2 漿料配製 ....................................................................................37
9 全電池測試 ........................................................................................38
第四章 結果與討論 .....................................................................................39
1 奈米碳管 .............................................................................................39
1.1 直接成長於碳布之奈米碳管形貌 ....................................39
1.2 奈米碳管親水化處理 ............................................................40
2 電化學分析結果 ...............................................................................41
2.1 硫酸測試 ....................................................................................41
2.2 甲醇測試 ....................................................................................45
3 感應耦合電漿質譜分析儀分析(ICP-MS) .................................51
4 場發射掃描式電子顯微鏡之觸媒微影圖像分析(SEM) ....53
5 穿透式電子顯微鏡之觸媒微影圖像分析(TEM) ..................60
6 X光粉末繞射法分析(XPRD) ........................................................63
7 全電池測試分析結果 .....................................................................65
第五章 結論 ...................................................................................................68
第六章 未來工作 ..........................................................................................69
參考文獻 ..........................................................................................................70

                                

[ 1 ] W.R. Grove, Phil. Mag., vol. 14, pp. 127-130, 1839
[ 2 ] 林有銘，氫氣燃料電池技術，化工技術第七卷第十期，P164~171，1999
年1 0 月
[ 3 ] Thomas,S., and Zalbowitz, M., Fuel Cells: Green Power,
www.education.lal.gov/resources/fuelcells.
[ 4 ] T.R. Ralph and M. P. Hogarth, Platinum Metals Rev., vol. 46, No. 3,
2002
[ 5 ] L. Carrettel, K. A. Friedrichl and U. Stimmingl, FUEL CELLS, vol. 1,
No.1, 2001
[ 6 ] M. Uchida, Y. Aoyama, M. Tanabe, N. Yanagihara, N. Eda and A.
Ohta, J. Electrochem. Soc., vol. 142, pp. 2572-2576, 1995
[ 7 ] M. Watanabe, S. Motoo, J. Electroanal. Chem., vol. 60, pp. 267-273,
1975
[ 8 ] 盧敏彥，直接甲醇燃料電池電極媒，工業材料雜誌196期，P.
1 3 8 ~ 1 4 4 ， 2 0 0 3 年4 月
[ 9 ] Wenzhen Li, Changhai Liang, Jieshan Qiu, Weijiang Zhou, Hongmei
Han, Zhaobin Wei, Gongquan Sun, Qin Xin, Carbon, vol. 40, pp. 791-
794, 2002
[ 1 0 ] Wenzhen Li, Xin Wang, Zhongwei Chen, Mahesh Waje, and Yushan
Yan, Langmuir, vol. 21, pp. 9386-9389, 2005
[ 1 1 ] 林昇佃，余子隆，張幼珍，翁芳柏，李碩仁，林育才，吳和生，魏榮
宗，林修正，賴子珍，曾盛恕，詹世弘，燃料電池：新世紀能源，滄
海書局，2006年2月
[ 1 2 ] A. Hamnett, “Mechanism and Electrocatalysis in the Direct Methanol
Fuel Cell”, Catalysis Today, vol. 38, pp. 445-457, 1997.
[ 1 3 ] James Larminie and Andrew Dicks., Fuel Cell Systems Explained，
Second Edition , John Wiley & Sons, Ltd, 2003
[ 1 4 ] 賴耿陽，超音波工學理論實務，復漢出版社，1999年12月
[ 1 5 ] K. Vinodgopal, Yuanhua He, Muthupandian Ashokkumar, and Franz Grieser, J. Phys.
Chem. B, vol. 110, No. 9, pp. 3849–3852, 2006
[16] Hao Tong, Hu-Lin Li, Xiao-Gang Zhang, Carbon, vol. 45, pp. 2424–2432, 2007
[17] Daisuke Nagao, Yuzuru Shimazaki, Shu Saeki, Yoshio Kobayashi, Mikio Konno, Colloidsand
Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, vol. 302, pp. 623–627, 2007
[ 1 8 ] 張育鳴，「改善電鍍技術製備以奈米碳管為載體之直接甲醇燃料電池陽
極觸媒層」，國立清華大學碩士論文，2007年
[ 1 9 ] Ming-Chi Tsai, Tsung-Kuang Yeh, Chuen-Horng Tsai, Electrochemistry
Communications, vol. 8, pp. 1445-1452, 2006
[ 2 0 ] M. M. E. Duarte, A. S. Pilla, J. M. Sieben, C. E. Mayer, Electrochemistry Communications,
vol. 8, pp. 159–164, 2006
[21] Na Tian, Zhi-You Zhou, Shi-Gang Sun, Yong Ding, Zhong Lin Wang, Science, vol.
316, 732-735, 2007
[22] 陳虹文，「應用脈衝式電鍍技術製備低溫燃料電池觸媒及其電池效能分析」，
國立清華大學碩士論文，2010年

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