%，而此時氫氣產率約為 0.03129 mole/min。
5. 將本實驗與文獻【30】中之實驗結果對照之下，以超音波振盪霧化液體進料 的設計，在甲醇轉化率、氫氣濃度、能源省卻上均優於以加熱蒸發方式進料；
然而在氫氣產率及一氧化碳濃度含量上卻不佔優勢。此外，由於本實驗需使 用大量氮氣作為攜行氣體，無形中增加了反應成本，這亦是需要改進的地方。
6-2 建議 Autothermal 的狀態。
5. 在觸媒的選擇上，由於本實驗所使用之觸媒適用操作溫度並不高，未來可透
參考文獻
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29. Amphlett, J.C., Mann, R.F., Peppley, B.A., “On board hydrogen purification for steam reformer/PEM fuel cell vehicle power plants, ” Proceedings of the World Hydrogen Energy Conference, vol. 3, pp. 1681-1690, 1994.
30. 陳泓政，“燃料電池用之甲醇重組器氫氣產生研究,”碩士論文，成功大學航
31. 吳朗，“電子陶瓷-壓電,”全欣資訊圖書，pp. 265-274，民國 83 年。
32. 孫逸民等人，“儀器分析,”全威圖書，pp. 51-94，民國 89 年。
33. 朱俊彥，“攜帶式二氧化碳偵測器新技術,”台 灣 環 保 產 業 雙 月 刊 ， 民 國 91 年 。
【備註】
本計畫執行期間，完成兩份學生畢業論文，並分別發表於中華民國燃燒學會 第十三屆學術研討會，以及舉辦於元智大學之 2003 國際燃料電池研討會，茲羅 列如下：
【1】陳泓政，“燃料電池用之甲醇重組器氫氣產生研究,”碩士論文，成功大學航 空太空工程研究所，民國 91 年。
【2】吳國華，“超音波霧化於燃料電池甲醇重組器製氫之研究,”碩士論文，成功 大學航空太空工程研究所，民國 92 年。
表 1. 1 各種燃料電池之特性比較【2】
表 1. 2 不同碳氫化合物重組後之氫氣濃度 【7】
29
表 4. 1 超音波加濕器之規格
型號 KT-100A
型式 可提式超音波加濕器
加濕率 400 cc/hour ± 10﹪ Water
電流 0.5 Amp
消耗電力 50 watts
加濕面積 13－26 m2
粒子大小 3－8μm
表 4. 2 浮子式流量計之規格
項次 1 2
規
格
DWYER 浮子流量計 (USA) MODEL：RMA-21-SSV RANGE：1-10 LPM AIR
耐壓：100 PSIG 耐溫：55 ℃ 接頭：1/8” FNTP
全長：11.6 CM 俱不銹鋼針閥可調整流量
DWYER 浮子流量計 (USA) MODEL：RMA-13-SSV RANGE：1-10 × 100 cc/min AIR
耐壓：100 PSIG 耐溫：55 ℃ 接頭：1/8” FNTP
全長：11.6 CM 俱不銹鋼針閥可調整流量
表 4. 3 氣相層析儀主要的操作條件設定
TYPE China Chromatography GC 9800 Series TCD A TCD B
COLUMN
Porapakq (PQ)
Molecular sieve 5A (MS-5A)
+ Porapakq (PQ)
Detector Thermal Conductivity Detector (TCD)
Carrier Gas He Ar
Current 120mA 100mA Attenuator 32 Injection Temperature 60 ℃
Detector Temperature 60 ℃ Oven Temperature 40 ℃
表 4. 4 實驗參數
Reaction Type Catalyst
N2
Carrier gas Flow rate Girdler G66B
3
表 4. 6 不同 S/C 比之相對液體進料率 (g/min)【30】
3 ml/min
6 ml/min
8 ml/min
1.3 2.6027 5.2053 6.9404
1.8 2.6517 5.3033 7.0711
2.0 2.6681 5.3362 7.1149
Feeding Rate S/C
圖 1. 1 燃料電池發電原理之示意圖
圖 1. 2 間接甲醇燃料系統示意圖
圖 3. 1 Kiyohara 等人設計之平板式觸媒床【12】
圖 3. 2 圓柱型觸媒顆粒、篩網式觸媒床及熱交換管【13】
圖 3. 3 清大黃大仁教授所設計甲醇重組器示意圖【15】
空氣、甲醇 空氣
甲醇、水
隔熱材料 蒸發器
觸媒床
預熱管線
長度單位：公分 圖 3. 4 工研院能資所設計之甲醇重組器示意圖【16】
圖 3. 5 雷敏宏博士所設計甲醇重組器之示意圖【17】
圖 3. 6Ahmed 等人所設計甲醇重組器之示意圖【18】
圖 3. 7 模組化甲醇重組器：
(a)單一重組器，(b)歧管式的，(c)6 kW 甲醇重組器【21】
甲醇與水 空氣
混合蒸氣
圖 3. 8 清大黃大仁教授所設計之蒸發器俯視圖【15】
41
圖 4. 1 以傳統加熱蒸發方式之實驗配置(粉紅色段即為電熱區段)
42
圖 4. 2 超音波霧化容器實體設計圖
圖 4. 3 超音波霧化器壓電片結構示意圖【31】
圖 4. 4 超音波霧化器壓電片之實體
44
圖 4. 5 雷射繞射粒徑分析儀量測之粒徑分佈圖
圖 4. 6 反應器設計圖
圖 4. 7 蜂巢式金屬觸媒床
圖 4. 8 氣相層析儀(Gas Chromatograph，GC)
圖 4. 9 非分散性紅外線氣體測定器
圖 4. 10 非分散性紅外線感測器構造示意圖【33】
TCD A
波峰名 稱滯留時 間
面積 高度 波峰起始時 間
波峰結束時 間 1
N
2 0.283 3253393 1191.4303 0.233 0.757 2CO
2 0.880 115498 23.5324 0.757 1.183TCD B
波峰名稱
滯留時 間
面積 高度 波峰起始時 間
波峰結束時 間 1
H
2 1.780 1317525 156.2525 1.560 2.437 2N
2 3.543 931096 35.7232 3.267 5.097圖 4. 12 實驗配置示意圖
C O2, C O & H2 M o le C o n c e n t r a t io n R a t io v s T e m p e r a t u r e ( S / C = 1 . 8 N2 = 5 s lp m )
T e m p e r a t u r e ( C )
2 4 0 2 6 0 2 8 0 3 0 0 3 2 0 3 4 0 3 6 0
Mole Concentration Ratio
0 . 0
Mole Concentration Ratio
0 .0 0
H2 P ro d u c tio n R a te (m o le /m in ) v s T e m p e ra tu re S /C = 1 .8 N2 = 5 s lp m
T e m p e ra tu re (C )
2 4 0 2 6 0 2 8 0 3 0 0 3 2 0 3 4 0 3 6 0
H 2 Production Rate(mole/min)
0 .0 1 8
H2 C o n c e n tra tio n R a tio C o m p a ris o n B e tw e e n 2 0 0 2 ' & 2 0 0 3 ' D a ta (S /C = 1 .8 , F e e d in g ra te = 5 .3 0 3 g /m in & 1 .1 9 3 g /m in re s p e c tiv e ly )
T e m p e ra tu re (C )
2 4 0 2 6 0 2 8 0 3 0 0 3 2 0 3 4 0 3 6 0
Mole Concentration Ratio
0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 0 .8 0 .9 1 .0
H2 C o n c e n tra tio n , 2 0 0 2 , fe e d in g ra te = 5 .3 0 3 g /m in H2 C o n c e n tra tio n , 2 0 0 3 , fe e d in g ra te = 1 .1 9 3 g /m in
圖 5. 5 氫氣莫耳濃度與先前研究之比較關係圖
C O C o n c e n tra tio n R a tio C o m p a ris o n B e tw e e n 2 0 0 2 ' & 2 0 0 3 ' D a ta (S /C = 1 .8 , F e e d in g ra te = 5 .3 0 3 g /m in & 1 .1 9 3 g /m in re s p e c tiv e ly )
T e m p e ra tu re (C )
2 4 0 2 6 0 2 8 0 3 0 0 3 2 0 3 4 0 3 6 0
Mole Concentration Ratio
0 .0 0 0 .0 1 0 .0 2 0 .0 3 0 .0 4 0 .0 5
C O C o n c e n tra tio n , 2 0 0 2 , fe e d in g ra te = 5 .3 0 3 g /m in C O C o n c e n tra tio n , 2 0 0 3 , fe e d in g ra te = 1 .1 9 3 g /m in
圖 5. 6 一氧化碳莫耳濃度與先前研究之比較關係圖
H2 Production R ate C om parison B etw een 2002' & 2003' D ata (S/C = 1.8 , Feeding rate= 5.303g/m in & 1.193g/m in respectively )
Tem perature (C )
240 260 280 300 320 340 360
H 2 Mole Production Rate(mole/min)
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20
H2 P roduction R ate, 2002, feeding rate=5.303g/m H2 P roduction R ate, 2003, feeding rate=1.193g/m
圖 5. 7 氫氣產率與先前研究之比較關係圖
C o n v e r s io n C o m p a r is o n B e tw e e n 2 0 0 2 ' & 2 0 0 3 ' D a ta
( S /C = 1 .8 , F e e d in g r a te = 5 .3 0 3 g /m in & 1 .1 9 3 g /m in re s p e c tiv e ly )
T e m p e ra tu r e (C )
2 4 0 2 6 0 2 8 0 3 0 0 3 2 0 3 4 0 3 6 0
Conversion
0 .0 0 .2 0 .4 0 .6 0 .8 1 .0
C o n v e rs io n , 2 0 0 2 , fe e d in g ra te = 5 .3 0 3 g /m in C o n v e rs io n , 2 0 0 3 , fe e d in g ra te = 1 .1 9 3 g /m in
圖 5. 8 轉化率與先前研究之比較關係圖
C O2,C O & H2 M o le C o n c e n tr a tio n R a tio v s T e m p e r a tu r e ( S /C = 1 .3 N2 = 3 s lp m )
T e m p e r a tu r e ( C )
2 4 0 2 6 0 2 8 0 3 0 0 3 2 0 3 4 0 3 6 0
Mole Concentration Ratio
0 .0
Mole Concentration Ratio
0 .0
C O2,C O & H2 M o le C o n c e n tra tio n R a tio v s T e m p e ra tu re (S /C = 1 .8 N2 = 3 s lp m )
T e m p e ra tu re (C )
2 4 0 2 6 0 2 8 0 3 0 0 3 2 0 3 4 0 3 6 0
Mole Concentration Ratio
0 .0
Mole Concentration Ratio
0 .0
H2 M o le C o n c e n tr a tio n R a tio v s T e m p e ra tu r e (N2 = 3 s lp m )
T e m p e ra tu re (C )
2 4 0 2 6 0 2 8 0 3 0 0 3 2 0 3 4 0 3 6 0
Mole Concentration Ratio
0 .6 0
Tem perature(C )
240 260 280 300 320 340 360
Mole Concentration Ratio
0.00
H2 P roduction R ate(m ole/m in) vs T em perature S /C = 1.8 N2 = 3 slpm
Tem perature(C )
240 260 280 300 320 340 360
H2 Production Rate(mole/min)
0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030
圖 5. 15 氫氣莫耳產率對溫度關係圖
（S/C=1.8，N2=3 LPM）
H2 P r o d u c tio n R a te v s T e m p e r a tu r e ( N2 = 3 s lp m )
T e m p e r a tu r e ( C )
2 4 0 2 6 0 2 8 0 3 0 0 3 2 0 3 4 0 3 6 0
H 2 Production Rate(mole/min)
0 .0 0 0 .0 1 0 .0 2 0 .0 3 0 .0 4
S /C = 1 .3 S /C = 1 .5 S /C = 1 .8 S /C = 2 .0
圖 5. 16 氫氣莫耳產率在不同 S/C 比下對溫度關係圖
（N2 = 3 LPM）
H2 M o le C o n c e n tra tio n R a tio v s T e m p e ra tu re (S /C = 1 .8 )
T e m p e ra tu re (C )
2 4 0 2 6 0 2 8 0 3 0 0 3 2 0 3 4 0 3 6 0
Mole Concentration Ratio
0 .7 0
Tem perature(C )
240 260 280 300 320 340 360
Mole Concentration Ratio
0.00
H2 P ro d u c tio n R a te (m o le /m in ) v s T e m p e ra tu re S /C = 1 .8
T e m p e ra tu re (C )
2 4 0 2 6 0 2 8 0 3 0 0 3 2 0 3 4 0 3 6 0
H 2 Production Rate(mole/min)
0 .0 0
C o n v e r tio n v s S /C