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電極結構、雙極板、及可攜式電池架構上的一些不同設計演講


2008-05-13

主講人:中山大學機械系 李明三教授
日 期:2008.05.16(五)
時 間:PM13:30-15:30
地 點:五館5103

摘 要:
  傳統的雙極板都是”均質”的,如石墨板、金屬板等,即便是流行的碳複合板(carbon composite plate),也是將石墨粉/纖維與工程塑膠做充分的混合。我們發展的雙極板則有如將碳纖維集束成排後,垂直”插入”塑膠板中,負責將電子從雙極板的一側導至另一側,達成串聯的目的。這樣的設計帶來很多優點,首先是柔軟的碳纖維與凹凸不平的碳布在很小的壓力下,即可完全且”均勻”的接觸,獲得極低的接觸電阻。這使得原先使用粗重的螺栓與端板來施壓的設計不再需要,對電池的體積與重量有極大的助益。由於結合壓力的減少,原先受到板上”ridge”強壓的部份電極,也可無礙的得到反應物,電池性能因而提升。
  
  新板的另一特點是在可攜式電池的設計上,由於各纖維束排間彼此不導電,若配合一特殊具有多個帶狀電極之MEA(如同多個MEA共用一張交換膜),且每一帶狀電極與一纖維束排吻合,則如同在單一交換膜上形成多個電池(cell),因此不須靠泵浦或風扇等輔助裝置來循環供應燃料,即可輸出高電壓,且結構簡單完整,耐衝擊,符合可攜式電池的基本要求 。若將此一平板型”捲”成圓筒狀,可進一步發展出圓柱型的構造,帶來更多優點。
  
  三相聚合處是電化學反應之所在,我們在陰極製作出這樣的一個區域,並利用特殊微結構來來擴大此一區域,大幅提升了電池的性能,同時也降低了白金觸媒的用量。為降低燃料電池成本的研發,提供了另一個可以努力的方向。