指導教授：潘國隆臺灣大學：機械工程學研究所林廷諭Lin, Ting-YuTing-YuLin2014-11-292018-06-282014-11-292018-06-282014http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/263286為了解決燃料電池蜿蜒流道積水的問題，本實驗設計四層蜿蜒流道，並加上細分支，研究各種流體在流道中的穩定性、濕潤性以及排出率進行分析。並設計入口處，分析十字聚焦結構，與T形結構的不同，發現十字聚焦結構，能有效地產生週期穩定，大小相同的氣泡；也分析了濕潤性與非濕潤性對於排水的影響，發現濕潤性能夠有效排水，並且把空氣留住，不會從分支流出，可以達到排水集氣的效果。並用capillary number(Ca)來判斷流道的濕潤性，實驗也發現一般的自然界純物質，例如：純水、純甘油、純酒精都能完全的結合，但對於只要添加界面活性劑氣泡就完全無法結合，所以添加界面活性劑就有排水效率的極限。最後用Ca和排出量作圖，Ca越大排出量會越多。 最後，由實驗結果顯示，設計四層分支流道，可以排出90%以上的流體，並且把氣體留在流道中，可以解決氫氧燃料電池積水的問題，並在流道中添加界面活性劑可以降低表面張力，提升流道的濕潤性，以利於低流速也可達到濕潤的效果，藉由此流道排水，可以提升燃料電池的效率。In order to solve the problem that water remains in multi-serpentine channel, the present study performs a multi-serpentine channel with drainage branches, and various fluids were applied to investigate effects that different fluid properties bring. With applications of T-junction and flow focusing geometry, bubbles were produced to analyze the stability, wettability and size of bubbles. We used Ca-We diagram to categorize bubble generation regimes. The diagram shows that the transition of boundary between wetting and non-wetting bubbles occurs at about Ca=0.006. In the results of the research, the drainage rate was increased as the Ca increased. Finally, the experimental results show the channel could drain more than 90% of fluid. Furthermore, the gas could be maintained in the flow channel, thus the problems of hydrogen fuel cells could be solved. Adding surfactant in the fluids could reduce the surface tension, and would enhance the wettability. Thus wetting could be achieved in low flow rates condition, and the efficiency of fuel cell would be improved.目錄 中文摘要 i Abstract ii 目錄 iii 圖目錄 vi 表目錄 ix 符號說明 x 第1章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 2 1.2.1 流態 2 1.2.2 T形結構 5 1.2.3 十字聚焦結構 (flow-focusing geometry) 7 1.2.4 加分支的蜿蜒流道 9 1.2.5 界面活性劑與微流道 11 1.2.6 添加界面活性劑對氣泡的影響 13 1.2.7 燃料電池 15 1.3 研究目的及動機 17 第2章 實驗設備與配置 18 2.1 注射系統 19 2.1.1 注射幫浦 19 2.1.2 注射針筒 21 2.1.3 針頭 21 2.1.4 鐵氟龍管 22 2.2 照明裝置 22 2.3 拍攝系統 23 2.3.1 高速攝影機 23 2.3.2 顯微鏡 24 2.4 測量儀器 26 2.5 黃光設備與材料 26 2.5.1 Su-8光阻與顯影劑 26 2.5.2 旋轉塗佈機 27 2.5.3 曝光機 27 2.5.4 加熱板 27 2.5.5 氧電漿接合機 28 第3章 實驗方法 30 3.1 流道介紹 30 3.2 微流道製作 31 3.2.1 光罩 31 3.2.2 黃光微影製程 32 3.2.3 軟微影製程 34 3.2.4 氧電漿接合 35 3.3 實驗方法 35 3.3.1 實驗拍攝 35 3.3.2 實驗流程 35 3.3.3 影像處理及量測 36 3.3.4 量測性質定義 37 3.4 實驗流體 40 3.4.1 40 第4章 結果與討論 42 4.1 穩定性分析 42 4.1.1 T形結構 產生氣泡 42 4.1.2 十字聚焦結構產生氣泡 44 4.2 濕潤與非濕潤分析 47 4.3 氣泡無法結合，影響排水 52 4.4排水量與Ca 關係 55 4.3.1 黏度不同 55 4.3.2 表面張力不同 56 4.3.3 界面活性分子效應 59 4.4 排水傳輸效率分析 61 4.5 加入界面活性劑 對排水效果的影響以及應用性 62 第5章 結論 63 5.1 要點總結 63 5.2 此流道的特點 64 5.3 未來展望 65 參考文獻 663842154 bytesapplication/pdf論文公開時間：2019/08/21論文使用權限：同意有償授權(權利金給回饋學校)微流體界面活性劑兩相流微流道氣泡thesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/263286/1/ntu-103-R01522113-1.pdf