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系統識別號 U0002-2008200915430800
中文論文名稱 雙面式直接甲醇燃料電池模組之設計與製作
英文論文名稱 The Design and Fabrication of a Double-sided Direct Methanol Fuel Cell Module
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 航空太空工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Aerospace Engineering
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生中文姓名 林佳佑
研究生英文姓名 Chia-Yu Lin
學號 696430031
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2009-06-12
論文頁數 72頁
口試委員 指導教授-李世鳴
委員-陳增源
委員-管衍德
中文關鍵字 直接甲醇燃料電池  雙面式  模組  漏液 
英文關鍵字 Direct methanol fuel cell  double sided  module  liquid leakage 
學科別分類 學科別應用科學航空太空
中文摘要 本論文主要目標發展出雙面式直接甲醇燃料電池模組,在各邊放置兩個電池。研究首要階段為放置兩個電池的單面式直接甲醇燃料電池模組陽極流道板與陰極端板設計與製作,單面式直接甲醇燃料電池模組是由防水墊片、膜電極組、陽極流道板與陰極流道板所組成,組裝過程當中電池漏水問題藉由改變所構成的幾何形狀、螺絲扭力與不同的防水墊片材質作為研究與解決。在這之後,設計概念更進一步適用於雙面式直接甲醇燃料電池模組,在各邊放置兩個電池,每顆電池與所有模組效能作量測與對照,微型泵設計並嵌入直接甲醇燃料電池模組,每顆電池與所有模組效能以外部蠕動泵或嵌入的微型泵液體燃料作驅動作量測與對照。
英文摘要 The main objective of this thesis is to develop a double-sided direct methanol fuel cell (DMFC) module with two cells at each side. The first stage of the research is to make the design and fabrication on the anode flow board and cathode side plate of the single side DMFC module with two cells. The single side DMFC module is assembled by the gaskets, MEAs, anode flow board, and cathode plate. The problem of the fuel leakage during the assembly process is investigated and resolved by changing the component geometries, screw torque, and different gasket materials, After that, the design concept is further applied to make the design and fabrication on a double sided DMFC module with two cells at each side. The performance of each cell and overall DMFC module are measured and compared. A small liquid pump is designed to and embedded into the DMFC modules. The performance of each cell and overall DMFC module which the liquid fuel is driven by an external squirm pump or a embedded liquid pump are measure and compared.
論文目次 目錄
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 XI
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 問題探討 2
1.3 研究目的與架構 4
第二章 背景與文獻回顧 6
2.1 燃料電池基本原理 6
2.1.1燃料電池之種類 6
2.1.2燃料電池之工作原理 10
2.2 直接甲醇燃料電池構造 11
2.3 可攜式燃料電池發展 12
第三章 單面式DMFC設計製作與效能探討 16
3.1 陽極流道板與陰極端板 16
3.2 設計與製作過程 17
3.3 單面式DMFC之漏水探討 32
3.3.1 漏水問題 32
3.3.2 漏水解決方式 32
3.4 實驗平台架設與方法 34
3.4.1 單電池實驗平台架設 34
3.4.2 單面式整體模組實驗量測與方法 35
3.5 實驗結果 37
第四章 雙面式DMFC設計製作與效能探討 47
4.1 設計與製作過程 47
4.2 雙面式DMFC之漏水測試 59
4.2.1 漏水問題 59
4.2.2 漏水解決方法 60
4.3 固定夾具製作 61
4.4 實驗平台架設 63
4.5 實驗結果 64
第五章 結論與未來展望 72
5.1 結論 72
5.2 未來展望 75
參考文獻 76


圖目錄
圖1.1 電池模組問題探討 4
圖1.2 單面式及雙面式電池模組設計之實驗架構 5
圖2.1 燃料電池基本原理示意圖 10
圖2.2 直接甲醇燃料電池構造 11
圖2.3 平面電池堆使用的三種流道設計 14
圖3.1 陽極流道板型式A橫向蛇型B直向蛇型 16
圖3.2 陰極端板型式A漸層式B多孔洞型式 17
圖3.3 單面式模組分解實體圖 19
圖3.4 單面式模組分解示意圖 19
圖3.5 單面式模組組裝實體圖 20
圖3.6 單面式模組組裝示意圖 20
圖3.7 單面式模組組裝正面實體圖 20
圖3.8 單面式模組組裝正面示意圖 21
圖3.9 單面式模組組裝反面實體圖 21
圖3.10 單面式模組組裝反面示意圖 21
圖3.12單面式模組單向流道流動說明 22
圖3.13單面式單向流道用於蠕動泵正面實體圖 22
圖3.14 單面式單向流道用於蠕動泵正面CAD圖 23
圖3.15 單面式單向流道用於蠕動泵反面實體圖 23
圖3.16 單面式單向流道用於蠕動泵反面CAD圖 23
圖3.17 單面式單向流道用於微型泵正面實體圖 24
圖3.18 單面式單向流道用於微型泵正面CAD圖 24
圖3.19 單面式單向流道用於微型泵反面實體圖 24
圖3.20 單面式單向流道用於微型泵反面CAD圖 25
圖3.21 單面式雙向流道用於蠕動泵正面實體圖 25
圖3.22 單面式雙向流道用於蠕動泵正面CAD圖 25
圖3.23 單面式雙向流道用於蠕動泵反面實體圖 26
圖3.24 單面式雙向流道用於蠕動泵反面CAD圖 26
圖3.25 單面式雙向流道用於微型泵正面實體圖 26
圖3.26 單面式雙向流道用於微型泵正面CAD圖 27
圖3.27 單面式雙向流道用於微型泵反面實體圖 27
圖3.28 單面式雙向流道用於微型泵反面CAD圖 27
圖3.29 單面式之防水墊片實體圖 28
圖3.30 單面式之防水墊片CAD圖 28
圖3.31 單面式之集電片實體圖及尺寸圖 28
圖3.32 單面式整體模組之多孔洞漸層實體圖 29
圖3.33 單面式整體模組之多孔洞漸層CAD圖 29
圖3.34 陰極板漸層式與多孔洞型式立體圖 29
圖3.35 單面式整體模組漸層式側視圖 30
圖3.36 雙面式整體模組漸層式側視圖 30
圖3.37 CNC雕刻機 31
圖3.38 使用的蠕動泵及微型泵 31
圖3.39 甲醇於雙面式模組上方漏水實際情形及示意圖 33
圖3.40 防水墊片與集電片組合示意圖 33
圖3.41 單電池量測架構 34
圖3.42 實驗硬體設備 35
圖3.43 筆直式燃料槽 36
圖3.44 單面式整體模組實驗架構 36
圖3.45 單電池MEA1~4於流量4CC MIN 效能I-V及I-P曲線 39
圖3.46 單電池MEA1~4於流量8CC MIN 效能I-V及I-P曲線 39
圖3.47 單面式單向蛇型於蠕動泵流量4CC MIN 效能I-V及I-P曲線 40
圖3.48 單面式單向蛇型於蠕動泵流量8CC MIN 效能I-V及I-P曲線 41
圖3.49 單面式單向蛇型於微型泵流量4CC MIN 效能I-V及I-P曲線 41
圖3.50 單面式雙向蛇型於蠕動泵流量4CC MIN 效能I-V及I-P曲線 43
圖3.51 單面式雙向蛇型於蠕動泵流量8CC MIN 效能I-V及I-P曲線 44
圖3.52 單面式雙向蛇型於微型泵流量4CC MIN 效能I-V及I-P曲線 44
圖4.1 雙面式分解實體圖 48
圖4.2 雙面式分解示意圖 48
圖4.3 雙面式模組組裝實體圖 49
圖4.4 雙面式模組組裝示意圖 49
圖4.5 雙面式模組組裝正面實體圖 49
圖4.6 雙面式模組組裝正面示意圖 50
圖4.7 雙面式模組組裝反面實體圖 50
圖4.8 雙面式模組組裝反面示意圖 50
圖4.9 雙面式模組單向流道流動示意圖 51
圖4.10 雙面式模組雙向流道流動示意圖 51
圖4.11 雙面式單向流道用於蠕動泵正面實體圖 52
圖4.12 雙面式單向流道用於蠕動泵正面CAD圖 52
圖4.13 雙面式單向流道用於蠕動泵反面實體圖 52
圖4.14 雙面式單向流道用於蠕動泵反面CAD圖 53
圖4.15 雙面式單向流道用於微型泵正面實體圖 53
圖4.16 雙面式單向流道用於微型泵正面CAD圖 53
圖4.17 雙面式單向流道用於微型泵反面實體圖 54
圖4.18 雙面式單向流道用於微型泵反面CAD圖 54
圖4.19 雙面式雙向流道用於蠕動泵正面實體圖 54
圖4.20 雙面式雙向流道用於蠕動泵正面CAD圖 55
圖4.21 雙面式雙向流道用於蠕動泵反面實體圖 55
圖4.22 雙面式雙向流道用於蠕動泵反面CAD圖 55
圖4.23 雙面式雙向流道用於微型泵正面實體圖 56
圖4.24 雙面式雙向流道用於微型泵正面CAD圖 56
圖4.25 雙面式雙向流道用於微型泵反面實體圖 56
圖4.26 雙面式雙向流道用於微型泵反面CAD圖 57
圖4.27 單面式整體模組之多孔洞漸層擴孔正面實體圖 57
圖4.28 單面式整體模組之多孔洞漸層擴孔正面CAD圖 57
圖4.29 單面式整體模組之多孔洞漸層擴孔反面實體圖 58
圖4.30 單面式整體模組之多孔洞漸層擴孔反面CAD圖 58
圖4.31 單面式整體模組之多孔洞漸層擴孔反面加挖槽實體圖 58
圖4.32 單面式整體模組之多孔洞漸層擴孔反面加挖槽CAD圖 58
圖4.33 雙面式電池模組漏水測試情況 A正面觀察 B背面觀察 59
圖4.34 雙面式整體模組漏水發生位置對照 61
圖4.35 一字型不鏽鋼材質肋條實體 62
圖4.36 一字型肋條CAD圖 62
圖4.37 H型不鏽鋼材質肋條實體 62
圖4.38 H型肋條CAD圖 62
圖4.39 雙面式電池模組實驗架構 63
圖4.40 雙面式單向蛇型於蠕動泵流量4CC MIN 效能I-V及I-P曲線 65
圖4.41 雙面式單向蛇型於蠕動泵流量8CC MIN 效能I-V及I-P曲線 66
圖4.42 雙面式單向蛇型於微型泵流量4CC MIN 效能I-V及I-P曲線 66
圖4.43 雙面式雙向蛇型於蠕動泵流量4CCMIN 效能I-V及I-P曲線 68
圖4.44 雙面式雙向蛇型於蠕動泵流量8CCMIN 效能I-V及I-P曲線 69
圖4.45 雙面式雙向蛇型於微型泵流量4CCMIN 效能I-V及I-P曲線 69

表目錄
表2.1 燃料電池基本特性比較表 9
表3.1 單電池效能於4CC MIN 對於膜電極組個別量測 40
表3.2 單電池效能於8CC MIN 對於膜電極組個別量測 40
表3.3 單面式單向蛇型蠕動泵效能4CC MIN 對於膜電極組個別量測 42
表3.4 單面式單向蛇型蠕動泵效能8CC MIN 對於膜電極組個別量測 42
表3.5 單面式單向蛇型微型泵效能4CC MIN 對於膜電極組個別量測 43
表3.6 單面式雙向蛇型蠕動泵效能4CC MIN 對於膜電極組個別量測 45
表3.7 單面式雙向蛇型蠕動泵效能8CC MIN 對於膜電極組個別量測 45
表3.8 單面式雙向蛇型微型泵效能4CC MIN 對於膜電極組個別量測 46
表4.1 雙面式單向蛇型蠕動泵效能4CC MIN 對於膜電極組個別量測 67
表4.2 雙面式單向蛇型蠕動泵效能8CC MIN 對於膜電極組個別量測 67
表4.3 雙面式單向蛇型微型泵效能8CC MIN 對於膜電極組個別量測 68
表4.4 雙面式雙向蛇型蠕動泵效能4CCMIN 對於膜電極組個別量測 70
表4.5 雙面式雙向蛇型蠕動泵效能8CCMIN 對於膜電極組個別量測 70
表4.6 雙面式雙向蛇型微型泵效能8CCMIN 對於膜電極組個別量測 71

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[21]管衍德, 張宗柏, 陳文婷, 留偉倫, 李世鳴, 宋旻峰, “直接甲醇燃料電池之熱晶片量測平台開發與應用”, 2007中國航太學會/中華民航學會聯合學術研討會, 屏東,中華民國九十六年十一月.
論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2010-08-21公開。
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