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質子交換膜燃料電池仿生流道改良

為了解決Fossil Outlet的問題，作者盧瑞森 這樣論述：

殷鑑於雙極板流場設計之優劣會直接影響燃料電池的性能輸出，對於質子交換膜燃料電池來說十分重要，而壓力降、流場均勻性，以及電池性能是判別流場板設計優劣的三大重要因子，如何設計出低壓力降、高均勻性流場，以及優異的電池性能流場板是關鍵目標。近年來，仿生概念用於燃料電池雙極板流場板設計逐漸受到重視，相關研究指出仿生概念可提高電池性能輸出，可見仿生流道具發展潛力。本研究延續先前發展出之仿生流道BFF1與BFF2為基礎，嘗試引入彎管、擋板等改良設計，並在商用流場板工作區間下進行改良。本研究將設計出兩種新型仿生流道，分別為BFS1與BFS2，並透過與其他型式之流場設計比較優劣，分別為三種傳統型流道：平行型、

蜿蜒型、指叉型，以及原先兩種仿生型流道：BFF1、BFF2。本研究透過三維數值模擬分析性能曲線、壓力降、氧氣擴散通量與電流密度分布，以及淨功率輸出。此外，還利用了可視化流場技術進行實驗驗證。第一部分為模擬反應氣體於流道中之分布，在流道內空無一物之狀態下，注入液態水並觀察分布於流道中的情形；第二部分為模擬流道中發生水氾濫現象，先使流道內佈滿液態水，再利用空氣幫浦注入空氣，觀察各類型流道排除液態水情形。模擬結果表明，仿生流道設計具有較佳的電池性能。在功率密度部分，與平行型相比，仿生型最高可提升37.36%，顯示仿生型能有效避免平行型功率密度急遽下降的問題。壓力降部分，與蜿蜒型相比，仿生型整體皆擁有

較低的壓力降。在氧氣擴散通量與電流密度分布部分，兩者有著正相關的連結，當氧氣擴散通量分布愈平均，電流密度分布也愈平均。而在Vcell = 0.4 V的結果中，仿生型比起任一傳統型皆有著較為平均的分布，顯示仿生型能較有效的使反應氣體分布於流場板。淨功率輸出部分，在Vcell = 0.4 V時，與平行型相比，仿生型最高可提升36.98%，且僅略遜於指叉型，顯示仿生型能減少壓力降帶來的功率損失。而可視化流場實驗驗證表明，當以液態水注入流道時，仿生型能使液態水有效的分布在流道中，顯示仿生型具有較佳的均勻性。而當以空氣注入充滿著液態水的流道時，仿生型也能有效排除液態水，顯示仿生型為較佳設計。