中國機械工程學會第二十四屆全國學術研討會論文集中原大學桃園、中壢中華民國九十六年十一月二十三日、二十四日論文編號：A17-0017被動式直接甲醇燃料電池最佳化之研製123王金樹、吳宗晟、嚴國銘1台北科技大學機械系副教授2台北科技大學製造科技研究所研究生3台北科技大學製造科技研究所研究生到『開源』的效果是當下最重要的課題。燃料電池(fuel摘要本期刊之被動式直接甲醇燃料電池利用DuPontcells)擁有160餘年的發展歷史，在各方專家學者的大之MEA，自行設計NTFL被動式直接甲醇燃料電池，力推崇之下，理論與應用基礎的研究繁多，是最有機且利用CNC雕刻壓克力材質燃料儲槽、陽極與陰極擋會取代未來靜態及移動電源的產品之一。在欠缺能源板等電池構成元件。經由改變濃度(0.5M、1M、2M、資源但製造業技術冠居全球的台灣而言，研發可攜式3M、4M及5M)，溫控甲醇(30℃、40℃及60℃)、設備所需的小型燃料電池更是非常有利，且可改善長螺栓扭矩(4kgf-cm、5kgf-cm、7.5kgf-cm及10年因製造業帶來的工業汙染，進而對台灣企業發展開kgf-cm)及本論文首度改變之電流收集器曝露率及孔創新藍海奇蹟，為國家帶來巨大的經濟效益。徑(陽極30%、50%、70%；陰極30%，孔徑2mm及2.被動式直接甲醇燃料電池設計與製造3mm和40%，孔徑3mm及4mm)等參數之改變，尋吾人設計之NTFL被動式直接甲醇燃料電池求被動式直接甲醇燃料電池最佳操作參數。(passivedirectmethanolfuelcell)各零組件構吾人得到被動式直接甲醇燃料電池操作最佳化造如圖一爆炸圖和圖二組合圖所示。共7件，包含膜參數為2M濃度值(過高則甲醇穿透嚴重；過低則濃電極組(MembraneElectrodeAssembly,MEA)、陽極度供給不足)、電流收集器型式為A50%C30%d=3mm相亙搭配(曝露率過高則歐姆阻抗增大；過低則濃度電流收集器(AnodeCurrentCollector,ACC)、陰極阻抗增加)、螺栓扭矩5kgf-cm(過高則濃度阻抗過電流收集器(CathodeCurrentCollector,CCC)、陽大；過低則接觸阻抗上升)；於定燃料供給溫度30℃活化後，常溫操作下可得到最大輸出功率為10.23極燃料儲槽(MethanolSolutionReservior)、陽極mW/cm2。本文中亦首度將熱管加熱之概念應用於被動擋板(anodeendplate)、陰極擋板(cathodeend式直接甲醇燃料電池，定16W功率值加熱電池可得最大輸出功率為16.97mW/cm2，提升約70%之功率plate)及連接各層間的防漏墊片(gasket)。密度。另外，於定電壓0.25V發現其穩定度可持續各元件設計方式說明如下：供給0.128W，維持30min之久，與Faghri[1]之模組相比，穩定度較佳。(1)膜電極組本實驗所使用之膜電極組為商購之DuPont規格關鍵字：被動式直接甲醇燃料電池、電流收集器、熱管MEA，購買自Antig科技股份有限公司。質子交換膜1.前言(PEM)為5×5cm2，厚約1.75μm；由碳布(carbon有鑒於能源危機、環境保護及提升效率等問題，cloth.)所構成的擴散層尺寸為3.5×3.5cm2，陽極除了平時要節約使用能源，控制並減低使用各種產生與陰極總厚度約為0.6mm。溫室效應氣體的器械以達到『節流』的基礎，為了承(2)陽極與陰極電流收集器接未來的人文與科學發展，開發高效率潔淨能源以達於吾人所設計之NTFL被動式直接甲醇燃料電池CSME-918中國機械工程學會第二十四屆全國學術研討會論文集中原大學桃園、中壢中華民國九十六年十一月二十三日、二十四日論文編號：A17-0017模組中之電流收集器型式中，區分為平行式燃料從燃料儲槽中洩漏出去，8個直徑5mm孔洞為(parallel)及穿孔式(perforated)兩種，將其各別安鎖緊各零組件之用。而陰極擋板則採用前述之陽極燃置於陽極與陰極以作電流收集之用，此搭配方式可得料儲槽厚度0.5cm之型式，除去進口及出口設計所到最佳之電池性能[3]。本研究中針對不同曝露率挖穿的孔洞所構成，因此其如陽極燃料儲槽擋板般，(exposureratio)為設計重點，其變化將會影響歐姆另外，將其中間挖空3.6×3.6cm2區域讓電池可以獲阻抗及濃度阻抗之變化[2,3]，假設曝露率過高則會得自然對流空氣中的氧氣，以完成化學反應之用。使得濃度阻抗下降，燃料及反應氧氣較容易進入MEA(5)防漏墊片與觸媒產生反應，但歐姆阻抗隨著挖空面積增大而上防漏墊片是為了防止被動