以PS微球製備巨孔LSM/YSB複合陰極之研究

Translated title of the thesis: Fabrication of Macroporous LSM/YSB Composite Cathode Derived from PS Microspheres
  • 張 雲傑

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

固態氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell SOFC)與其他發電技術相比,有低汙染、無噪音、維護簡單、長期供電穩定等優點,然而中溫燃料電池(Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cell IT-SOFC)在600-800 oC範圍操作時,效率會因極化阻抗的增加而降低,其中以陰極所造成的極化阻抗最為顯著,而具有規則性的孔洞有助於氣體傳送及提升其反應速率,以降低陰極界面極化阻抗來達到效率的提升。 傳統燃料電池透過粉末與漿料製備出的陰極結構,其孔隙率約為30-60%,且比表面積通常低於10 m2/g,故本研究透過改善微結構的方式來達到孔隙率與比表面積的提升,利用無乳化劑乳化聚合法,製備不同粒徑之單分散聚苯乙烯(PS)球,並將PS微球做規則排列形成模板,利用浸漬法與高溫?燒的方式,製備氣孔連通的高比表面積之三維規則巨孔(3-dimensionally ordered macroporous,3DOM)結構,並選用高電子導性LSM與高離子導性YSB為其複合材料。 本研究結果分為兩部分,第一部分為規則排列PS模板的製備,首先以無乳化劑乳化聚合法,製備粒徑分佈集中的聚苯乙烯微球,經由SEM觀察與粒徑分析,成?製備出粒徑250-900 nm的次微米級PS微球。接著將不同粒徑的PS微球,經重力沉積乾燥後,成?製備出規則排列的PS微球模板。 第二部分為LSM/YSB複合粉末的製備,結果顯示,利用各別螯合的LSM與YSB溶膠做混合,經過加熱乾燥後,形成凝膠,再經過?燒500-1000 oC,成?獲得LSM/YSB雙相結構,證明LSM與YSB在此溫度區間為相穩定,雙相不會互相反應。 經由PS球的DTA/TG分析結果,在500 oC達100%的熱重損失,即經過熱處理500 oC以上可完全移除PS球模板,因此本研究透過浸漬法與熱處理的方式來製備LSM/YSB複合巨孔材料,由SEM的觀察,成?製備出三維規則巨孔結構,其孔隙率約為72-77%,比表面積約為5-24 m2/g,綜合以上結果,顯示無論在微結構、孔隙率與比表面積等性質上,皆比傳統陰極材料還要優越,預期將來可以應用在中溫燃料電池上。
Date of Award2014 Aug 6
Original languageChinese
SupervisorKuan-Zong Fung (Supervisor)

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以PS微球製備巨孔LSM/YSB複合陰極之研究
雲傑, 張. (Author). 2014 Aug 6

Student thesis: Master's Thesis