鋁氫化鋰儲氫罐系統設計研究

Translated title of the thesis: A study on the Design of the Hydrogen Storage Canister for Lithium Alanate
  • 陳 政鴻

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

本研究嘗試設計鋁氫化鋰(LiAlH4)為主的儲氫容器作為燃料電池所需之氫氣源。透過所設計之兩種中空圓柱的儲氫罐,探討LiAlH4置於儲氫罐內的熱放氫性質與儲氫容器的熱傳導對氫氣釋放效能的關係,並於了解其特性後,針對其缺點改良設計出另一添加內套管與四個儲存空間的鋁製粉床之儲氫罐,進而比較三種儲氫罐放氫之效能。實驗利用已建立之測試平台測定LiAlH4的起始放氫溫度、放氫速率及放氫量等放氫性質,透過不同加熱程序,探討供應的熱量對LiAlH4的釋氫穩定性與氫氣使用率的影響,並透過連接市售之質子交換膜燃料電池(PEMFC)進行發電測試。 結果顯示,在程式控制間歇性加熱試驗中,置於三種罐體內的LiAlH4起始放氫溫度皆低於理論值(約略175 oC),此溫度差異主要為熱電偶量測的位置以及管壁至內部粉體間的溫度梯度所導致;三種罐體的熱放氫行為結果並無太大差異,顯示其熱傳導效能並無太大改善。而透過長時間恆溫試驗中可得知,溫度的變化主要為LiAlH4放氫行為穩定的重要因素,因此將透過手動控制加熱?率進行改善。在控制加熱?率維持放氫速率的間歇性加熱試驗結果顯示,透過質流量計 (MFM) 所量測之放氫速率讀值的回饋調整加熱?率,能大幅改善放氫行為的穩定性,且提升放氫效率至78 %。最後,所設計之儲氫罐填充先前實驗室所開發複合材料作為氫氣源供應燃料電池進行測試,可使儲氫罐在操作溫度在100 oC以下釋放氫氣,且穩定提供燃料電池發電所需之氫氣源。綜合上述結果,本研究所設計之儲氫罐可以作為LiAlH4的儲存容器,在搭配所開發的複合材料後,能滿足燃料電池系統操作所需之條件,且符合DOE所設立之放氫溫度目標 ( <100 oC)。
Date of Award2016 Aug 29
Original languageChinese
SupervisorWen-Ta Tsai (Supervisor)

Cite this

'