已完成工作及具體成果

為了得到較佳的輸出功率，本計畫從反應氣體溫度、壓力及相對濕度、反應室溫度、

電極與雙極板間結合緊密度等方向著手，配合水管理技術，以尋找電池最佳設計及操作 條件，最後以提供製作高效率及高功率密度之質子交換膜燃料電池組所需條件為目標。

為建立能夠設計與製作質子交換膜燃料電池的能力，將計畫分為下面三個階段來 進行。

第一階段：(90 年 8 月 1 日~ 90 年 12 月 31 日)

影響PEMFC 效率的因素包含有質子交換膜厚度及種類、觸媒的成份與含量、MEA 作用面積與壓製條件、雙極板材質與流道設計、反應氣體進氣壓力、溫度與濕度、電池 組中水份分佈與水處理技術、氧化劑種類等多項因素，任何一項因素都對質子交換膜燃 料電池輸出功率產生影響。我們從先前的研究得知處理過的質子交換膜Nafion112 放置 20 分鐘後，其含水量喪失約 80.0﹪，浸水 5 秒，Nafion112 可恢復 54.1﹪的含水量，1 分鐘時可恢復60﹪，由這些實驗結果可知，交換膜表面極易獲得或喪失水分，但是質子 交換膜燃料電池必須要在交換膜充滿水份的情況下才能發揮最佳效能，交換膜含水量減 少將導致電池的效率大幅下降，所以質子交換膜水份的補充為影響電池效率的重要因素，

因為在高電流密度時，加濕與不加濕的電壓差可能高達數倍，故為使電池隨時保持高的 輸出功率，加濕使交換膜能隨時保持適當濕潤狀態乃必要之工作。

本研究從測試系統的建立開始，針對各個參數對單一燃料電池性能的影響做實驗，

工作項目主要包含各種試片的製作，加溼及加熱設備的設計與製作以及相關實驗設備的 建立等。進行之工作包含如下項目：

1. 白金觸媒含量的影響。

2. 反應室與 MEA 接觸緊密度對性能輸出之影響。

3. 電極、交換膜及接觸電阻之量測。

4. 流道構造之影響。

5. 電子收集板材質的影響。

6. 氧化劑種類的影響。

7. 反應氣體壓力的影響。

8. MEA 含水量的影響。

9. MEA 操作溫度的影響。

在熟悉並能掌握實驗技巧與瞭解PEMFC 性能後，繼續從事 MEA 的壓製實驗，找 出最佳的設計及製作條件。

第二階段：(91 年 1 月 1 日~ 91 年 12 月 31 日) 實驗部份：

1. 單電池性能最佳化測試與分析。

2. 小功率燃料電池組之設計與製作。

3. 性能測試、評估與改良。

第三階段（92 年 1 月 1 日至 92 年 12 月 31 日）

1. 整合燃料電池試驗系統，含燃料電池組、燃料供應系統、空氣供應系統、冷卻系 統、量測系統及電力調變系統等設備。

2. 整合系統之性能評估與改良。

目前國內有部份研究單位在發展燃料電池系統，但已發展的研究皆是採用外購之 PEMFC Stack 安裝於現有之電動摩拖車車架或類似系統上，此類研究故然對系統的整合 應用技術有所助益，但從長遠的角度來看，若無能力自製高功率的 Stack，將使所發展 的應用技術無所依據，從商業上考量，不異放棄最重要且最有潛力的心臟部份，故欲落 實燃料電池的推廣及應用，應該著重本土化的研發，以落實此項重要科技在國內生根發 展。發展燃料電池電動車輛的成功與否，在於燃料電池系統的效率與成本，因此掌握燃 料電池本身之設計和製造的技術，將有助於降低成本。

純就成本而言，分別購買各組件再加以整合，可能是較易的方法，但這是未來商業 的考量，目前以長遠角度來看，研究與訓練是必需的，如此始能建立起開發關鍵零組件 之能力，亦即使此跨世紀之重要科技能在我國生根發展。

燃料電池車的發展，對於燃料電池應用技術的本土化，以及未來性技術的開展，可 做出引導性作用。臺灣夾著低成本的優良加工及製造技術，競爭潛力無窮，因此正是我 們積極介入的良好時機。