14(b),與無鍍覆的薄膜(圖 14(a))比較明顯有白色物附著在碳壁上,
隨著Wt %之增加,白色物所佔的比例和分布情形更加的明顯,如圖 14(c)、(d),圖 14 之放大倍率皆為 50 倍。圖 15(a)、(b)、(c)、(d)是 使用光學顯微鏡,在放大倍率 50 倍之下,使用下光源觀察不同鍍覆 濃度之下各薄膜的透光性,可以發現到隨著濃度增加,其透光性從 圖 15(a)至圖 15(d)慢慢降低,是因為孔隙度減低的緣故。
4-2-2 接觸角量測
表3 顯示各鐵氟龍量下之 GDL 表面水接觸角值,利用接觸角量 測觀察GDL 經鐵氟龍修飾過後之疏水性能評估。比較鐵氟龍鍍覆前 後之接觸角度從 130°提高至 139°,如圖 16(a)和圖 16(b),代表疏 水程度提高,但是隨著鍍覆量增加(25 %~132 %),接觸角僅些微 上升(139°~142°),如圖 16(b)至圖 16(d),整體變化不大,此係 因GDL 薄膜經熱處理後,鐵氟龍會滲入薄膜內部,因此將進一步分
4-2-4 孔徑與孔隙度分析
圖21(a) 為未鍍覆的10AA,在不同高度時的重量(m)與時間(t) 圖,斜率為體積流率,當水柱高度為27.7公分時,開始有水通過薄膜,
將此高度定為最低水柱高度,由高度換算得最小壓力,當水柱維持固 定高度,其時間對質量的變化為線性,代表水通過薄膜的流率是固定 的,當高度與流率皆為固定,由Darcy’s Law可得之滲透度為定值,
可由式(10)推算當時壓力所對應的孔徑之數量,當高度慢慢提升,由 於開始有水從更小的孔洞通過,因為透水面積的增加,使得整體的滲 透度提高,將此歸類於小孔的貢獻,區分不同的孔徑所提供的滲透
度,再做更深入的分析。同理可知,圖21 (b)、(c)、(d)分別為Wt=25 %、 好,但是鍍覆至Wt=132 %,k值不增反減,似乎修飾的濃度有一個最 佳範圍,以下將n與r的參數分別對滲透度作討論:
實驗所能測量的孔徑範圍有限,故討論2×10-5 ~ 6×10-5 m的孔徑,無 列於表5,當未修飾SGL-10AA薄膜,含浸在6種不同濃度的鐵氟龍溶 液中,經過加熱至350度持溫30分的熱處理過程時,其鍍覆量列於表 中,之後以相同的含浸過程,改變其熱處理條件,可發現到薄膜的鍍 覆量會隨著熱處理溫度提高而下降,而相同的熱處理溫度但加熱時間 延長,也會使鍍覆量下降,在此實驗中吾人採取製程差異最多的試片 去進行透水實驗,在加熱350度持溫30分的製程中,選用鍍覆量(Wt %) 為58.8 %、79.4 %、112.8 %、203.5 %,另外在加熱450度持溫4小時 的製程中,選用鍍覆量(Wt %)為4.63 %、19.2 %、37.4 %、48.4 %、
在透水系統(一)中,使用未鍍覆(Wt=0 %)的SGL-10AA薄膜,當 水柱高度在50公分時,為所給定的最大壓力,此時透過的孔洞面積為 最大值,所得之K值為7.49×10-10(m4 s/ kg),而在透水系統(二)時,同 樣使用未鍍覆(Wt=0 %)的SGL-10AA薄膜,量測到在所有孔洞的均為 透水時,其K值為9.73×10-9(m4 s/ kg),大於只有部分孔洞的情況,由 於實際應用在燃料電池時,未必所有的孔洞均有流體通過,故在此作 一個參考。