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dc.contributor顏秀崗zh_TW
dc.contributor王建義zh_TW
dc.contributor黃何雄zh_TW
dc.contributor.advisor汪俊延zh_TW
dc.contributor.author劉昆達zh_TW
dc.contributor.authorLiu, Kun-Taen_US
dc.contributor.other中興大學zh_TW
dc.date2008zh_TW
dc.date.accessioned2014-06-06T06:47:15Z-
dc.date.available2014-06-06T06:47:15Z-
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dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11455/11212-
dc.description.abstract鎂合金材料在應用上擁有多項優點例如質輕、比強度高、抑振效果佳與良好的電磁遮蔽效果等。隨著輕量化省能源之趨勢,鎂合金零組件已逐漸應用於汽車工業。此外,在3C電子產品外殼及底座等也已大量採用鎂合金製品。因此,從製造端到鎂合金產品使用壽命端 (post-consumed or end-of-life Mg production),預料鎂合金廢棄產品中將有大量鎂合金廢料。由於大多數鎂合金廢料含過多危害鎂合金抗腐蝕能力之雜質元素或表面鍍層不易去除等因素,目前無法以具經濟效率之方式,將此類鎂廢料回收再次利用。本研究提出一種將鎂合金廢料轉換為氫氣來源之方式,使用鎂合金廢料作為產氫材料並加予金屬網觸媒(白金鈦網、不鏽鋼網)後置於3.5 wt%氯化鈉水溶液中產生氫氣,產出氫氣經由氣相層析儀分析得知純度為98.9 ± 0.37 mol.%。實驗結果顯示白金鈦網與不鏽鋼網均可以重複進行使用,前者經過十次使用於50分鐘所產出氫氣總體積量平均為29.39 liter,後者經過五次使用產出總體積量平均為13.17 liter。另外將所產出氫氣通入質子交換膜燃料電池(PEMFC)進行電力產生。本研究是一種產生氫氣過程無需外加任何能量且不會對環境造成污染之高純度氫氣製備法。zh_TW
dc.description.abstractBecause of magnesium alloys have low density and high specific strength, and shock absorption ability, Mg alloys has an increasing number of uses in automotive and aerospace and electronic consumer. When Mg products are in great demand for various applications, mass of end-of-life and post-consumed Mg products generated. However, only high-grade Mg scraps are recyclable and over half of all Mg scraps cannot be processed economically. This work proposes a new method for generating H2 gas in from waste metallic magnesium, catalyzed by a platinum-coated titanium net or 304 stainless steel net in 3.5 wt% aqueous NaCl by the hydrolysis of low-grade Mg alloy scraps. A Pt-coated Ti net or 304 stainless steel net was used to catalyze hydrolysis. Pt-coated Ti net and 304 stainless steel nets are reused. The Pt-coated Ti net was used five times, the generated H2 of average cumulative volume of 33.7 liter in 50 minutes. The 304 stainless steel nets was used five times, the generated H2 of average cumulative volume of 13.17 liter in 50 minutes. The hydrogen produced from magnesium scraps and oxygen obtained from cylinder, was fed to proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) to produce electricity. High purity hydrogen has been produced from spontaneous chemical reaction without any environmental pollution.en_US
dc.description.tableofcontents摘要 i 總目錄 iii 表目錄 v 圖目錄 vi 第一章 前言 1 第二章 實驗方法與步驟U 10 2. 1 鎂合金廢料與觸媒 10 2. 2 產氫試片製作 10 2. 3 產氫方式與流程 11 2. 4 顯微組織觀察與成分分析 11 2. 5 掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)分析 12 2. 6 氯化鈉水溶液體積影響試驗 12 2. 7 環境壓力影響試驗 12 2. 7. 1 持續累積壓力對產氫速率影響測試 13 2. 7. 2 不同起始壓力對產氫速率影響測試 13 2. 8 產生氫氣通入質子交換膜燃料電池測試 14 2. 9氣體成分分析 14 2. 10副產物X-ray繞射分析 14 第三章 實驗結果 24 3. 1 白金鈦網觸媒產氫效率 24 3. 2 AISI 304不鏽鋼網觸媒產氫效率 24 3. 3 不同溫度鎂合金廢料顯微組織 25 3. 4 不同水量對產氫速率之影響 25 3. 5 環境壓力對產氫速率之影響 26 3. 5. 1 持續累積壓力對產氫速率影響 26 3. 5. 2 不同起始壓力進行反應對產氫速率影響 26 3. 6 產生氫氣通入質子交換膜燃料電池測試結果 27 3. 6. 1 白金鈦網觸媒測試結果 27 3. 6. 2 不鏽鋼網觸媒測試結果 28 3. 7 氣體成分分析結果 28 3. 8 副產物X-ray繞射分析結果 28 第四章 討論 40 4. 1 白金鈦網與不鏽鋼網觸媒比較 40 4. 2 不同溫度下鎂合金廢料顯微組織變化 41 4. 3 不同水量對產氫速率影響關係 42 4. 4 壓力與產氫速率關係 43 4. 5 產生氫氣通入質子交換膜燃料電池測試 44 第五章 結論 53 參考文獻 55 表目錄 表1-1 鎂合金廢棄產品之分級表[27] 6 表1-2 鎂與一般常用的金屬及合金於3 wt.% ~ 6 wt.%氯化鈉水溶液中平均腐蝕電位值 7 表2-1 鎂合金廢料成分 16 圖目錄 圖1-1 (a) AZ91D鎂合金於氯化鈉水溶液中,所造成的巨觀加凡尼腐(macrogalvanic corrosion)[18] (b) AZ91D鎂合金於5 wt% 氯化鈉水溶液中,未經觸媒催化,其氫氣產生速率與重量損失之關係圖[19] 8 圖1-2 AZ91D鎂合金與異種金屬 (如:鋁、鋅、鋼鐵材料等) 接合時,隨著其接合處位置觀察其腐蝕電流之變化[20] 9 圖2-1 (a)金屬觸媒:未沾黏白金鈦網,尺寸為20 × 80 mm2 (b)白金鈦網沾黏適當鎂廢料 17 圖2-2 (a)金屬觸媒:未沾黏AISI 304不鏽鋼網,尺寸為20 × 80 mm2 (b)AISI 304不鏽鋼網沾黏適當鎂廢料 18 圖2-3 (a)使用背向散射電子(BEI)觀察白金鈦網橫截面 (b)圖2-3(a)中圓圈部分以較高倍率觀察 19 圖2-4 製氫設備示意圖 20 圖2-5 壓力測試裝置 21 圖2-6 產出氫氣測試裝置 22 圖2-7 (a) 質子交換膜燃料電池 (b)質子交換膜,尺寸為5 × 5 cm2 23 圖3-1 (a) 使用白金鈦網觸媒,產氫速率與時間之關係 (b) 使用白金鈦網觸媒,氫氣累積總量與時間之關係 29 圖3-2 (a)使用不鏽鋼網觸媒,產氫速率與時間之關係 (b) 使用不鏽鋼網觸媒,氫氣累積總量與時間之關係 30 圖3-3 不同溫度下不鏽鋼網觸媒沾黏鎂合金廢料外觀 31 圖3-4 鎂合金廢料顯微組織 (a) 565°C (b) 570°C (c) 575°C (d) 580°C (e) 585°C (f) 590°C 32 圖3-5 (a)使用20片白金鈦網觸媒,不同水量產氫速率與時間之關係 (b)使用20片白金鈦網觸媒,不同水量氫氣累積總量與時間之關係 33 圖3-6 (a) 使用40片不鏽鋼網觸媒,不同水量產氫速率與時間之關係 (b) 使用40片不鏽鋼網觸媒,不同水量氫氣累積總量與時間之關係 34 圖3-7使用40片不鏽鋼網觸媒,於密閉桶槽內反應壓力隨時間之變化 35 圖3-8使用五組全新20片不鏽鋼網觸媒,分別給予0、25、50、75、100 psi起始壓力後於密閉桶槽內反應,壓力上升30 psi所需時間 36 圖3-9 (a)使用20片白金鈦網觸媒,將所產氫氣通入質子交換膜燃料電池電流、產氫流量對時間之關係 (b) 使用20片白金鈦網觸媒,將所產氫氣通入質子交換膜燃料電池功率對時間之關係 37 圖3-10 (a) 使用20片不鏽鋼網觸媒,將所產氫氣通入質子交換膜燃料電池電流、產氫流量對時間之關係 (b) 使用20片不鏽鋼網觸媒,將所產氫氣通入質子交換膜燃料電池功率對時間之關係 38 圖3-11製氫試驗後副產物之XRD繞射圖 39 圖4-1 (a)使用白金鈦網及AISI 304 不鏽鋼網觸媒,產氫速率與時間之關係 (b)使用白金鈦網及AISI 304 不鏽鋼網觸媒,氫氣累積總量與時間之關係 45 圖4-2白金鈦網經過不同次數重複使用後之外觀 47 圖4-3不同次數重複使用後之白金鈦網橫截面觀察 (a)全新白金鈦網 (b)使用四次 (c)使用七次 (d)使用十次 47 圖4-4 (a) 不鏽鋼網觸媒產氫試片橫截面與EDS繞射光譜(b) 不鏽鋼網觸媒產氫試片橫截面與EDS繞射光譜 48.49 圖4-5 不鏽鋼網觸媒產氫試片橫截面映像分析(mapping)圖 (a) Silicon kα1 (b) Magnesium kα1 (c) Aluminum kα1 50 圖4-6 (a)使用不鏽鋼網觸媒,不同溫度下沾黏試片產氫速率與時間之關係 (b)使用不鏽鋼網觸媒,不同溫度下沾黏試片氫氣累積總量與時間之關係 51 圖4-7鎂在純水環境下之波貝克圖[31] 52zh_TW
dc.language.isoen_USzh_TW
dc.publisher材料工程學系所zh_TW
dc.subjectHydrogen Generationen_US
dc.subject製氫zh_TW
dc.subjectMagnesium Scrapsen_US
dc.subjectCorrosionen_US
dc.subjectRecyclingen_US
dc.subjectCatalysten_US
dc.subject鎂合金廢料zh_TW
dc.subject腐蝕zh_TW
dc.subject回收zh_TW
dc.subject觸媒zh_TW
dc.title轉換鎂合金廢料為再生氫氣能源之研究zh_TW
dc.titleInvestigation of Hydrogen Production from End-of-life Magnesium Alloy Scrapsen_US
dc.typeThesis and Dissertationzh_TW
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