學位論文
Permanent URI for this collectionhttp://rportal.lib.ntnu.edu.tw/handle/20.500.12235/73894
Browse
1 results
Search Results
Item 奈米柱應用於燃料電池電極之技術開發(2006) 湯杜翔; Du-Hsiang Tang摘 要 直接甲醇燃料電池(DMFC)是未來令人期待的科技，目前的發展方向在於3C產品的應用(如筆記型電腦、手機)、攜帶式電源供應器等。然而，目前發展DMFC仍有幾項瓶頸仍待克服，例如提升電極觸媒催化效能、減少甲醇不必要的穿透現象，這些負面影響均使其輸出功率依舊無法滿足實際應用的需求。由文獻可知，為了製作高低不平電極，以提升直接甲醇燃料電池效率，皆需使用感應耦合電漿離子蝕刻技術。然而，由於這些設備高價格之缺點，使得學術界與中小型企業難以投入相關的研究。根據上述，本研究將結合「自組裝奈米球微影」、「光輔助電化學蝕刻」、「精密電鑄」技術，預期將可成為低成本，並且用以製作出完美且具大規模排列之奈米柱狀陣列結構，藉由電極接觸表面積之大量增加，來提高反應性，以應用於直接甲醇燃料電池電極之開發。 實驗的結果証實結合薄光阻格狀結構製作及震盪塗佈法的方式，可將奈米球規則地排列於矽基板上，以得到大面積且趨近完美排列的奈米球陣列。而在光輔助電化學蝕刻的實驗中，當使用1 V的蝕刻電壓與HF濃度2.5 wt%的蝕刻液，蝕刻30分鐘後，能夠產生高度約為7.4 m，直徑約為90 nm，而孔洞的深寬比可達到67:1之高深寬比孔洞。並且証實加大蝕刻電壓機制使蝕刻孔洞擴孔及適當RIE蝕刻時間，即可製作出柱體高度約為1.56 µm，直徑約為250 nm~300 nm，因此柱體的深寬比可達6.2:1~5.2之奈米柱狀陣列。目前直接甲醇燃料電池電極測試性能後，結果顯示平板電極其開路電壓、極限電流密度、最大功率密度分別為105 mV、0.319 mA/cm2、0.0093 mW/cm2，柱狀電極其最大開路電壓、極限電流密度、最大功率密度分別為280 mV、1.044 mA/cm2、0.0584 mW/cm2，本實驗發現柱狀電極所製作燃料電池之最大功率密度優於平板電極6.3倍，顯示蝕刻電壓增加所製作之柱狀電極結構可提升觸媒與燃料接觸之表面積，使其性能也隨之提升。 關鍵字：奈米柱，光輔助電化學蝕刻，精密電鑄，直接甲醇燃料電池電極。