質子交換膜燃料電池陰極質傳與性能關係之研究 蕭樺瑋、鄭錕燦
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摘 要
質子交換膜燃料電池中質量傳遞順暢與否，對燃料電池性能影響很大，尤其是在陰極側，氧氣穿透氣體擴散層的質傳效果
，更是具有決定性的作用。本研究採用數值模擬的方法，以COMSOL分析軟體，對質子交換膜燃料電池中陰極質傳進行 探討，以了解其對燃料電池性能的影響。 研究結果顯示，在燃料電池陰極流道中，氧氣濃度由入口處開始，沿著空氣流動 方向逐漸降低，在觸媒層與氣體擴散層的介面亦然，因此導致電流密度亦由流道入口處起至出口處為止沿路下降，而降幅 的大小則視供給的空氣量而定。若能供給充足的空氣則電流密度較能維持於不墜，否則到了流道出口處，燃料電池的電流 密度將遠低於入口處，結果將造成燃料電池整體性能的降低。
關鍵詞 : 燃料電池、質傳、氣體擴散層
目錄
簽名頁 中文摘要...iii ABSTRACT...iv 誌 謝...v 目 錄...vi 圖目
錄...viii 表目錄...ix 符號說明...x 第一章 緒論...1 1.1研究背景...1 1.2燃料電池的發明及發展史...2 1.3燃料電池工作原理及基本架構...6 1.4燃料電池的優缺點...9 1.5燃料電池的種 類...11 1.6文獻回顧...17 1.7研究動機與目的...20 第二章 研究方法...21 2.1 COMSOL工程分析軟 體簡介....21 2.2有限元素法簡介...22 2.3本研究之統御條件設定...23 2.3.1質傳的統域方程式...24 2.3.2流道的統御 方程式...26 2.4本研究之邊界條件設定...27 第三章 結果與討論...29 3.1模擬驗證...29 3.2流道與擴散層 氧體濃度變化情形.32 3.3氧氣供給量對性能的影響...36 3.4孔隙率對燃料電池性能之影響...40 第四章 結論...42 參考文獻...44
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