陳發林臺灣大學:應用力學研究所陳嘉倫Chen, Chia-LunChia-LunChen2010-05-182018-06-292010-05-182018-06-292009U0001-2107200911445400http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/183581本論文是對高溫型質子交換膜燃料電池建立理論模型，使用的數值模擬軟體是COMSOL Multiphysics，這是一套擁有多種物理模型的軟體。燃料電池的模型是建立在陰極的二維分析，模型元件包含氣體擴散層、觸媒層和質子交換膜，而氣體擴散層反應物的供給模擬兩種流道使用的情況。使用的理論包含物種的質傳、多孔性介質的流場、電荷守恆和電化學反應原理。在觸媒層的模擬是採用液、固態兩相的電解質介面，探討在含有電解質成分的觸媒層和質子交換膜，因相關物理性變化對燃料電池性能的影響。 模擬結果顯示，影響電池性能的主要因素是在觸媒層和交換膜內的電解質，因為電解質對氧的溶解度和擴散性會因為溫度和摻雜在交換膜上濃度的不同，而有很大的變化，提升溫度和摻雜等級能有效的強化燃料電池的性能，模擬還使用不同的氧氣濃度、氧氣加溼和不同流道等環境變素，最後比較各種參數對性能的影響性，其中摻雜等級、操作溫度和氧氣濃度這三個因素是決定性能的關鍵。目錄 I目錄 IV目錄 IX要 Xbstract XI號說明 XII、序論 1.1燃料電池簡介 1.1.1 燃料電池原理 1.1.2 燃料電池的種類 2.1.3 質子交換膜型燃料電池 3.2 文獻回顧 8.3 研究主題 12、理論分析 13.1 基本假設 13.2 統御方程式 15.2.1 氣體擴散層 15.2.2 觸媒層 18.2.3 質子交換膜 21.3 邊界條件 22.3.1 氣體擴散層 22.3.2 觸媒層 24.3.3 質子交換膜 25.4 性能原理計算 25.4.1 理論可逆電位 26.4.2 活化過電位 28.4.3 歐姆過電位 27.4.4 濃度過電位 27.5 模擬計算流程 29、結果與討論 33.1 溫度的影響 34.1.1 平行式流道 34.1.2 交趾式流道 36.2 觸媒層內反應面積的影響 38.2.1 平行式流道 38.2.2 交趾式流道 39.3 觸媒層氧氣擴散係數影響 39.3.1 平行式流道 39.3.2 交趾式流道 40.4 磷酸摻雜等級影響 40.4.1 平行式流道 40.4.2 交趾式流道 41.5 壓力的影響 42.5.1 平行式流道 42.5.2 交趾式流道 43.6 觸媒層厚度的影響 43.7 相對溼度的影響 44、結論與未來展望 86.1 結論 86.2 未來展望 90考文獻 92application/pdf6092970 bytesapplication/pdfen-US高溫型質子交換膜；磷酸摻雜等級；氣體擴散層PEMFC；catalyst layer；proton exchange membranethesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/183581/1/ntu-98-R96543074-1.pdf