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研究生: 毛志偉
Mao, Chih Wei
論文名稱: 促進二氧化硫分解之電化學雙電池之塗佈研究
A study of coating of electrochemical double-cells for promoted SO2 decomposition
指導教授: 黃大仁
Huang, Ta Jen
口試委員: 葉君棣
黃大仁
竇唯平
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 化學工程學系
Department of Chemical Engineering
論文出版年: 2015
畢業學年度: 103
語文別: 中文
論文頁數: 58
中文關鍵詞: 蜂巢
外文關鍵詞: honeycomb
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  • 工廠排放是二氧化硫的一個主要來源,在現今的工業處理方式中,需要添加大量的吸收劑去中和,耗費了大量的設備成本,並且會產生大量的二次汙染物,增加後端處理的難度,在空氣汙染日趨嚴重,各國政府對於廢氣排放標準更加嚴格之情況下,無疑會讓未來的成本負擔更加巨大。
    實驗室所發展之電化學雙電池(Electrochemical double cell, EDC),其利用陰極材料與陽極材料之間產生的電動勢(Electromotive force, EMF)使二氧化硫在觸媒表面上進行分解反應以達到減排的效果。
    為更符合實際應用狀況,將EDC的面積放大,使用目前面積體積比最大之蜂巢狀陽極幾何結構來做為基材,可大量節省空間,降低成本時也可達到相同效果。
    由於陽極蜂巢狀結構較為複雜,且電解質層塗佈為所有功能層中最重要之步驟,藉由各種塗佈方式以及漿料配比的嘗試,得出最接近商業化平板狀電池片電解質層之結果,以為未來陽極蜂巢的製作奠基。


    Nowadays, the emission of factory is one of the source of SO2. In the normal way to deal with SO2, we need a lot of absorbent and neutralizer. The equipment cost is very large, and this way will produce many secondary pollutants which enhance the after treatment difficulty. As the air pollution is growing, the government emission standard becomes stricter and stricter. A company will need more cost in the future which taking bad influence for expenditure.
    We developed the electrochemical double cell (EDC) using the electromotive force (EMF) between cathode and anode material to promote the SO2 decomposition on the catalyst surface for reducing the emission of SO2.
    According to the real situation, the larger area is needed. Using the anode honeycomb which has the best area volume ratio to be the substrate. It can reduce the space to reach the same result.
    In the EDC production process, the electrolyte layer is most important step. The effectiveness depends on the densification of the electrolyte layer. However, basing on the complicate structure of honeycomb, we try different coating method and component ratio of coating solution to reach the effect of commercial cell plate’s electrolyte layer.

    摘要 I Abstract II 目錄 III 圖目錄 VII 第一章 緒論 1 第二章 文獻回顧與原理 2 2.1二氧化硫之來源 2 2.2二氧化硫之危害 3 2.3二氧化硫減量處理技術 5 2.3.1濕式石膏除硫法 5 2.3.2乾式石灰噴霧除硫法 6 2.3.3海水除硫法 7 2.3.4二氧化硫直接分解 7 2.4電催化技術 11 2.4.1固態氧化物燃料電池 12 2.4.2電催化電池 14 2.4.3電驅動力對氮氧化物解離影響 16 2.5固態氧化物燃料電池組成 17 2.5.1電解質材料 18 2.5.2立方螢石結構 19 2.5.3鈣鈦礦型結構 20 2.5.4陽極材料 21 2.5.5陰極材料 22 2.6塗佈技術介紹 24 2.6.1旋轉塗佈法(spin coating) 25 2.6.2刮刀塗佈技術(blade coating) 25 2.6.3網版印刷(screen printing) 26 第三章 研究構想 27 第四章 實驗材料與方法 29 4.1實驗藥品 29 4.2實驗儀器 30 4.3實驗藥品配製 31 4.3.1 複合陰極材料製備 31 4.3.2 複合陽極材料NiO-YSZ製備 31 4.4電觸媒蜂巢(Electrocatalytic honeycomb, ECH)製作 32 4.4.1電解質層漿料配置 32 4.4.2連接層漿料配置 32 4.4.3陰極層漿料配置 32 4.4.4電解質層漿料塗佈 33 4.4.5連接層漿料塗佈 34 4.4.6陰極層漿料塗佈 35 4.4.7陽極還原 35 4.4.8封裝 35 4.5 EDC脫硫反應實驗系統 36 第五章 結果與討論 37 5.1 YSZ塗佈 37 5.1.1 奈米級8YSZ甲醇漿料進行蜂巢 injection coating 39 5.1.2 微米級8YSZ Ink漿料塗佈平板 40 5.1.3 微米級8YSZ terpinol漿料進行蜂巢injection coating 41 5.1.4 奈米級8YSZ terpinol漿料進行蜂巢injection coating 42 5.1.5 微米級8YSZ甲醇漿料進行蜂巢Dip-coating 43 5.1.6 奈米級8YSZ乙醇漿料進行蜂巢Dip-coating 43 5.1.7 微米級8YSZ乙醇漿料進行蜂巢Dip-coating 45 5.1.8 自製電解質層與商業化電解質層比較 47 5.2電觸媒蜂巢促進二氧化硫分解測試 48 5.2.1鍋爐廢氣脫硫測試 50 5.2.2蜂巢與商業化平板型反應速率比較 52 5.2.3不同溫度脫硫之反應速率比較 53 第六章 結論 54 第七章 參考文獻 55

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