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| DC 欄位 | 值 | 語言 |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 連雙喜 | |
| dc.contributor.author | Tzu-Hao Liu | en |
| dc.contributor.author | 劉子豪 | zh_TW |
| dc.date.accessioned | 2021-06-17T00:50:34Z | - |
| dc.date.available | 2014-01-16 | |
| dc.date.copyright | 2012-01-16 | |
| dc.date.issued | 2011 | |
| dc.date.submitted | 2011-11-21 | |
| dc.identifier.citation | 【1】 S. Department of Energy. National Hydrogen Energy Roadmap[R]. 2002
【2】 黃鎮江，燃料電池，2005 【3】 衣寶廉，燃料電池原理與應用，2005 【4】 林昇佃等和著，燃料電池：新世紀能源，2004 【5】 楊燿瑜，國立清華大學工程與系統科學所碩士論文，2005 【6】 Michael C. Tucker，Progress in metal-supported solid oxide fuel cells: A review，2005 【7】 田惟馨，台大材料所碩士論文，2008 【8】 EG&G Service Parsons,Inc. Fuel Cell Handbook 7thed,issued by U.S.Department Of Energy,2004 【9】 http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/fuel-cells/sofc_electrolyte.php 【10】 Y. Arachi, H. Sakai, O. Yamamoto*, Y. Takeda, N. Imanishai，Electrical conductivity of the ZrO2 –Ln2O3 (Ln=lanthanides)system,1999 【11】 FILAL M, PETOT C, MOKCHAH M, CHATEAU C, CARPENTIER JL，Ionic conductivity of yttrium-doped zirconia and the “composite effect,1995 【12】 I. R. Gibson, G. P. Dransfieldb and J. T. S. Irvine，Influence of Yttria Concentration upon Electrical Properties and S usceptibifi Ageing of Yttria-stabilised Zirconiasty，1998 【13】 Xiao-Feng Ye, S.R. Wang Z.R. Wang L. Xiong X.F. Sun T.L. Wen, Use of a catalyst layer for anode-supported SOFCs running on ethanol fuel，Journal of Power Sources 177(2008)419-425 【14】 Weber, Ellen Ivers-Tiffee ，Materials and concepts for solid oxide fuel cells (SOFCs) in stationary and mobile applications,Andre，Journal of Power Sources 127(2004) 273-283 【15】 F, Tietz, H.P. Buchkremer, and D. Stover, Components manufacturing for solid oxide fuel cells, Solid State Ionics, 152~153, 373~381(2002) 【16】 陳彥友，台灣大學材料所碩士論文，2010 【17】 W.Z. Zhu, S.C. Deevi ,A review on the status of anode materials for solid oxide fuel cells,2003 【18】 Seung-Wook Baek, Joongmyeon Bae, International Journal of Hydrogen Energy Volume 36, Issue 1, 689-705,2011 【19】 Sebastian Molin, Mateusz Tolczyk, Maria Gazda, Piotr Jasinski, Stainless Steel/Yttria Stabilized Zirconia Composite Supported Solid Oxide Fuel Cell,2005 【20】 S. Molin, M. Gazda, B. Kusz, P. Jasinski, J. Eur. Ceram. Soc. 29 (2009) 757–762 【21】 Hideto Kurokawa , Grace Y. Lau, Craig P. Jacobson, Lutgard C. De Jonghe, Steven J. Visco ，Water-based binder system for SOFC porous steel substrates,2006 【22】 Jeffrey W. Fergus, Metallic interconnects for solid oxide fuel cells,2005 【23】 J. WEBBER, OXIDATION OF Fe-Cr ALLOYS IN 02/3 % H20,1976 【24】 Hideto Kurokawa, Kenichi Kawamura, Toshio Maruyama, Oxidation behavior of Fe–16Cr alloy interconnect for SOFC under hydrogen potential gradient,2004 【25】 B. CHAMPAGNE, R. ANGERS,Fabrication of Powders by the Rotating Electrode Process,1980 【26】 G. Taylor, The Instability of Liquid Surfaces when Accelerated in a Direction Perpendicular to their Planes,1950 【27】 P. Eisenklam, On Ligament Formation from SPinning Disks and Cups,1964 【28】 A. Muzaszew,Engineering,v.165-166,pp.316-317,1948 【29】 N. DROMBROWSKI, R.P. Frazeer, Chemical Engineering Science,v.18,pp323-337,1963 【30】 http://www.thermocalc.com/ | |
| dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/66676 | - |
| dc.description.abstract | 傳統固態氧化物燃料電池(SOFC)用的陽極Ni-YSZ複合材料，其缺點在於，以NI做為基底的陽極材，成本無法進一步降低，近期開始出現以不銹鋼做為陽極支撐材料的相關研究與學術著作，其單價跟含Ni材料相比低廉許多，希望藉由不銹鋼來降低燃料電池的成本。另外，不銹鋼本身在高溫時與基材的熱膨脹係數較為匹配，也有不錯的抗氧化性，是個擁有高度競爭能力的陽極支撐材材料。
本研究的目的主要在於改善陽極材料，發展以不銹鋼為主的金屬合金，有別於一般陽極的製備方式，本實驗以旋轉電極粉末冶金的方式製作陽極粉末，並改變其孔隙率以及鉻含量，以期做出達到最大化抗氧化能力以及導電性的金屬陽極支撐材。 本實驗之負極為鎢棒，正極為420不銹鋼。製備出的粉末，將會與粒徑不同的Fe、Cr粉進行混合，以改變其孔隙率和鉻含量。燒結後以顯微鏡觀察其燒結情形，並且將其拿去做以下的分析：孔隙度測量、TMA測熱膨脹係數、高溫氧化還原測試、SEM觀察微結構的變化、四點探針量測法測電阻。 | zh_TW |
| dc.description.abstract | Conventional anode support of solid oxide fuel cell (SOFC) with Ni-YSZ composite materials has the drawback of high material cost. Recently research works attempt to use stainless steel instead of using Ni-base alloy as anode support materials to reduce the cost of SOFC fuel cells. The stainless steel substrate is highly competitive materials for anode materials due to the properties of good match with solid electrolyte in thermal expansion coefficient as well as better oxidation resistance than Ni-base alloy.
However the porous anode substrate with conventional processing method is time spending and expansive, therefore in this report a process will be proposed to fabricate the anode support substrate with powder metallurgy method. Stainless steel420 -based spherical powder with particle size of around 150 um has been made with rotating electrode process. The experiment is carried out with tungsten cathode and anode of rod of stainless steel. It was than sintered with proper sintering condition and binders. The results of experiment indicated that alloys substrate made with this technique could contain large pore and porosity. The sintered specimens were than evaluated with TMA analysis of thermal expansion coefficient, oxidation test and SEM observation of microstructure . | en |
| dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-06-17T00:50:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-100-R98527057-1.pdf: 3741854 bytes, checksum: 10962bda16e81c34314b0c3b6d84056e (MD5) Previous issue date: 2011 | en |
| dc.description.tableofcontents | 目錄
摘要.................................................................................................................................i Abstract...........................................................................................................................ii 符號對照表....................................................................................................................iii 第一章 前言 1 第二章 文獻回顧 4 2.1燃料電池 4 2.1.1固體氧化物燃料電池（SOFC）運作原理 4 2.1.2固體氧化物燃料電池之類型 6 2.1.3 SOFC之陽極介紹 7 2.2旋轉電極理論 13 第三章 實驗步驟與方法 25 3.1實驗設計 25 3.2旋轉電極製粉 25 3.2.1旋轉電極設備介紹 26 3.2.2製粉程序 26 3.2.3粉末處理 27 3.3數據分析 28 3.3.1滲油法求孔隙率 29 3.3.2高溫氧化測試 29 3.3.3四點量測電阻 29 3.3.4 TMA熱膨脹係數測量 30 第四章 結果與討論 36 4.1成品之孔隙率 36 4.2高溫氧化性質 37 4.2.1初期氧化探討 37 4.2.2 105小時高溫氧化探討 39 4-3高溫電阻測試 41 4-4 熱膨脹係數測試 42 第五章 結論 81 第六章 參考文獻 83 圖目錄 圖2- 1 SOFC工作原理 15 圖2- 2 PEN平板型SOFC結構示意圖 16 圖2- 3 YSZ示意圖 16 圖2- 4 1000°C時不同元素添加至ZrO2對其導電度之影響 17 圖2- 5 不同厚度的電解質其電壓降對於溫度關係圖 17 圖2- 6 PEN之微結構圖 18 圖2- 7 不同溫度下Ni含量對於Ni-YSZ的導電度關係圖 18 圖2- 8 Ni含量與熱膨脹係數之關係圖 19 圖2- 9 陽極支撐型SOFC陽極基材示意圖 19 圖2- 10 氧化層厚度與時間關係圖 20 圖2- 11 數種不鏽鋼其氧化速率常數對溫度之關係圖 20 圖2- 12 高溫陽極棒表面示意圖 21 圖3- 1 實驗流程圖 31 圖3- 2 旋轉電極示意圖 32 圖3- 3 旋轉電極設備圖 32 圖3- 4 粉末粒徑分布圖 33 圖3- 5 合金模擬相圖 33 圖3- 6 乾壓機 34 圖3- 7 氫氣燒結爐 35 圖4- 1 孔隙率與鉻含量關係圖..............................................................43 圖4- 2 孔隙率與粗粉比例關係圖..........................................................43 圖4- 3 粉末分布示意圖..........................................................................44 圖4- 4 OM金相圖(A)粗粉比例20%(B)粗粉比例30%(C)粗粉比例40%(D)粗粉比例50%........................................................................................44 圖4- 5粗粉含量20%、Cr含量14%之(A)OM(B)SEM(C)Cr含量分布(D)Fe含量分布圖.........................................................................................45 圖4- 6粗粉含量20%、Cr含量16%之(A)OM(B)SEM(C)Cr含量分布(D)Fe含量分布圖.........................................................................................45 圖4- 7粗粉含量20%、Cr含量18%之(A)OM(B)SEM(C)Cr含量分布(D)Fe含量分布圖.........................................................................................46 圖4-8- 1 A在850°C持溫1hr之氧化圖 47 圖4-8- 2 B在850°C持溫1hr之氧化圖 48 圖4-8- 3 C在850°C持溫1hr之氧化圖 49 圖4-8- 4 D在850°C持溫1hr之氧化圖 50 圖4-8- 5 E在850°C持溫1hr之氧化圖 51 圖4-8- 6 F在850°C持溫1hr之氧化圖 52 圖4-8- 7 G在850°C持溫1hr之氧化圖 53 圖4-8- 8 H在850°C持溫1hr之氧化圖 54 圖4-8- 9 I在850°C持溫1hr之氧化圖 55 圖4-8- 10 J在850°C持溫1hr之氧化圖 56 圖4-8- 11 K在850°C持溫1hr之氧化圖 57 圖4-8- 12 L在850°C持溫1hr之氧化圖 58 圖4-9- 1 A在850°C持溫105hr之氧化圖 59 圖4-9- 2 B在850°C持溫105hr之氧化圖 60 圖4-9- 3 C在850°C持溫105hr之氧化圖 61 圖4-9- 4 D在850°C持溫105hr之氧化圖 62 圖4-9- 5 E在850°C持溫105hr之氧化圖 63 圖4-9- 6 F在850°C持溫105hr之氧化圖 64 圖4-9- 7 G在850°C持溫105hr之氧化圖 65 圖4-9- 8 H在850°C持溫105hr之氧化圖 66 圖4-9- 9 I在850°C持溫105hr之氧化圖 67 圖4-9- 10 J在850°C持溫105hr之氧化圖 68 圖4-9- 11 K在850°C持溫105hr之氧化圖 69 圖4-9- 12 L在850°C持溫105hr之氧化圖 70 圖4-10- 1 粗粉Wt20%之試片高溫氧化增重圖 71 圖4-10- 2 粗粉Wt30%之試片高溫氧化增重圖 71 圖4-10- 3 粗粉Wt40%之試片高溫氧化增重圖 72 圖4-10- 4 粗粉Wt50%之試片高溫氧化增重圖 72 圖4-10- 5 鉻含量14%之試片高溫氧化增重圖 73 圖4-10- 6 鉻含量16%之試片高溫氧化增重圖 73 圖4-10- 7 鉻含量18%之試片高溫氧化增重圖 74 圖4-11- 1 A試片(粗粉wt20% Cr含量14%)之熱膨脹係數與溫度關係圖 74 圖4-11- 2 B試片(粗粉wt20% Cr含量16%)之熱膨脹係數與溫度關係圖 75 圖4-11- 3 C試片(粗粉wt20% Cr含量18%)之熱膨脹係數與溫度關係圖 75 圖4-11- 4 D 試片(粗粉wt30% Cr含量14%)之熱膨脹係數與溫度關係圖 76 圖4-11- 5 E試片(粗粉wt30% Cr含量16%)之熱膨脹係數與溫度關係圖 76 圖4-11- 6 F試片(粗粉wt30% Cr含量18%)之熱膨脹係數與溫度關係圖 77 表目錄 表2- 1 不同公司其SOFC的主要製備方式 22 表2- 2 各種製程方式可達到之電解質厚度 23 表2- 3 各式基材之性質 24 表2- 4 800度C下材料ASR 24 表3- 1 旋轉電極參數設置......................................................................26 表3- 2 粉末粒徑分部累積表..................................................................27 表3- 3 實驗試品參數表..........................................................................28 表4- 1 滲油實驗之數據........................................................................... 78 表4- 2 粉末之孔隙率............................................................................... 78 表4- 3 初期氧化數據............................................................................... 79 表4- 4 105小時氧化數據........................................................................ 79 表4- 5高溫電阻測試表............................................................................ 80 表4- 6熱膨脹係數對照表........................................................................ 80 | |
| dc.language.iso | zh-TW | |
| dc.subject | 旋轉電極 | zh_TW |
| dc.subject | 固態氧化物氧化電池 | zh_TW |
| dc.subject | 陽極 | zh_TW |
| dc.subject | 孔隙度 | zh_TW |
| dc.subject | 粉末冶金 | zh_TW |
| dc.subject | REP | en |
| dc.subject | SOFC | en |
| dc.subject | Anode | en |
| dc.subject | Porosity | en |
| dc.subject | Powder Metallurgy | en |
| dc.title | 以旋轉電極制備固體氧化物燃料電池鐵鉻基陽極基材之探討 | zh_TW |
| dc.title | Research of Preparing Iron-Chromium based SOFC Anode Substrate by Rotating Electrode Processing | en |
| dc.type | Thesis | |
| dc.date.schoolyear | 100-1 | |
| dc.description.degree | 碩士 | |
| dc.contributor.oralexamcommittee | 林立夫,李瑞益 | |
| dc.subject.keyword | 旋轉電極,固態氧化物氧化電池,陽極,孔隙度,粉末冶金, | zh_TW |
| dc.subject.keyword | REP,SOFC,Anode,Porosity,Powder Metallurgy, | en |
| dc.relation.page | 85 | |
| dc.rights.note | 有償授權 | |
| dc.date.accepted | 2011-11-21 | |
| dc.contributor.author-college | 工學院 | zh_TW |
| dc.contributor.author-dept | 材料科學與工程學研究所 | zh_TW |
| 顯示於系所單位： | 材料科學與工程學系 | |
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