以PAN 系碳纖維布製備燃料電池氣體擴散層

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1、Lc：碳層結晶厚度以PAN系碳纖維布製備燃料電池氣體擴散層k：Scherrer常數柯澤豪、廖元楷、劉典倡、吳騌豪、吳俊潁λ：X-ray波長（實驗機台λ＝0.154nm）由Bragg’sLaw可以計算出結晶碳層間距（d002）逢甲大學材料科學與工程學系nλ=2dsinθ摘要：在各種替代性及潔淨能源日益重要之今日，燃料電池發2.拉曼雷射光譜儀(Raman)電技術目前已廣受注目，針對其氣體擴散層之特性需求，在本研究中，利用PAN系碳纖維布為材料進行高溫石墨化處設備：Renishaw,Ramanimagingmicroscopesystem2000之理，並

2、進行燃料電池碳電極製作及電池組裝測試。研究中將拉曼光譜分析儀，光波長為632.8nm之氦氖雷射，功率為討論各種不同石墨化溫度對PAN系碳纖維布各種性質影響25mW。以纖維磨粉型態固定試片於顯微鏡之下，對準焦距及分析，並藉由燃料電池極化曲線，比較自製燃料電池氣體後即進行掃描，量測試片中Dmodel與Gmodel的變化情擴散層與商用Electrochem氣體擴散層之效能差異。以25cm2形，利用面積法求得ID、IG，代入下列公式求得碳層結晶方之電池反應面積進行測試時，經1500℃石墨化處理之碳纖向結晶長度：−1維布，在電池負載0.5V時，其電流密度與能

3、量密度分別為⎛I⎞22La=44×⎜D⎟946mA/cm；472.8mW/cm，已優於商用Electrochem之⎜⎟22⎝IG⎠818.8mA/cm；409.6mW/cm。前言：3.表面電阻率近年來，石油短缺問題日益受到重視。基於環境保護設備：LorestaGPModelMCP-T600，依照JISK7194規範、之考慮，各種潔淨能源廣受世界各國所重視。各種替代性能標準尺寸80×50mm、厚度20mm以下，進行測試。源及潔淨能源的研究，也如火如荼的展開。其中，以氫能為主所開發之燃料電池最為備受矚目。4.元素分析質子交換膜（PEMFC）與其他種類燃

4、料電池相比具有較高優勢，發展也較快，但遲遲難以進入市場主要原因還是因設備：HeraeusCHN-O-S-RapidAnalyzer之元素分析儀。其為其構造材料價格高昂。分析方法為利用垂直式燃燒管，將欲分析之物質盛於錫金屬本研究著重於燃料電池中之碳材料部分。以材料成本分容器內，置於樣品自動供給器上，利用重力原理，定期投入析：碳材料約佔45％，其中包括碳電極中的氣體擴散層及1150℃左右高溫燃燒管中，在錫之助燃下使樣品燃燒溫度高觸媒載體，以及雙極板。在擴散層部分，目前多採用碳紙或達1800℃，促使樣品完全燃燒，再經過銅還原處理後，生碳纖維布，其目的在於

5、其具有高導電性，良好抗蝕能力、良成之CO2、H2O、N2、混合物經過特殊之分離管分離後，好之透氣性及高強度。而在催化層之觸媒載體部分，則利用可利用熱傳導偵檢器(TCD)分別測定其含量，再經資料處具高比表面積與高導電性之碳黑為材料，期能增加白金之分理機運算，即可自動列計碳、氫、氮之重量百分比。散性，以提升其燃料電池效能。而在雙極板部分，由於須具備良好之電傳導性與抗蝕性，目前多採用石墨或碳/碳複合5.真密度計材料。因為碳纖維之導電性隨碳化、石墨化溫度而提高，其原設備：Accupyc1330Pycnometwr真密度計。因在於碳層平面的加長加寬現象與碳層

6、間距縮小之情形，有將試片放入載具中，將90次重複填充氦氣所量測的密度，助於自由電子之快速移動。因此本研究中主要利用PAN系取81~90次之密度值，在將其平均得之。碳纖維布為材料，對其進行石墨化工程，以期能提高其導電性質，並考慮其織物結構與石墨化溫度之關係。並以自製6.燃料電池組裝及測試PAN系碳纖維布進行碳電極製備及燃料電池組裝測試。所製得之試片裁切為5cm×5cm之大小後，先用去離子水將研究方法：碳纖維布洗淨。在此研究中，碳纖維布皆不經Teflon疏水處理，以比較其原始碳布性質。再將其與美國杜邦公司本研究所使用之材料為「台碳科技股份有限公司」所生

7、（Dupont）所生產之三層MEA，一般稱為Catalystcoated產之導電型碳纖維布。另外採用Electrochem之商用碳纖維membrane（CCM）組合，封入燃料電池測試模組，並以Teflon布氣體擴散層做為燃料電池效能比較之依據。墊片作為氣密後，進行燃料電池測試。首先將碳纖維布裁切為15cm×15cm，而後於石墨爐中進行石墨化處理，過程中並持續通入惰性氣體（氦氣）防止碳本實驗中所使用之燃料電池測試模組是由工研院能資所「燃材料氧化，在0℃~1000℃以20℃/min升溫，1000℃~2000℃2料電池與氫能研究室」提供，是一專為測試活化

8、面積25cm以10℃/min升溫，2000℃~2500℃以5℃/min之速率升溫，之MEA所設計的測試模具。分別製得石墨化