Abstract
鎳氫電池為一環保電池，此型電池具有下列優點:(1)電池工作電壓與鎳-鎘電池相近，約 1.2-1.3伏。(2)電池能量密度約為鎳-鎘電池的1.5-2.0倍。(3)可於高率(high-rat e)及低溫條件下充放電。(4)電池於充放電過程無記憶效應 (memory effect)產生。(5)電池於充放電過程產生之氧氣及氫氣可有效消耗，不會造成電池 內部壓力過高。(6)電池不含有毒物質，符合環保要求。可取代目前所使用之鎳鎘電池。其技術層次頗高，尤其是負極板合金配方的好壞，更足以影響電池的性能，各國均將其視為商業機密。負極板合金係屬於「吸氫合金」，在熱力學上的探討仍無定論，而文獻上使用「相圖」作為研究工具，一般均為二元合金，甚少有用於三元以上的系統。至於「四元吸氫合金」的理論則更為欠缺，因此本實驗即利用3平方因次(32 fac torial design )之實驗設計法尋找鎳氫電池負極板最佳化配方。文獻資料顯示，目前主要的負極材料大都為AB5及V- Ti-Zr-Ni-Cr合金兩大類。本論文以 TiZrNiV 四種元素為對象，按"32因次"九種不同比例的 TiZrNiV 燒成合金，再分別以P.C.T 圖作為合金篩選標準。 P.C.T 圖的功用：(1 )直接指出合金最佳工作範圍(高原區)。(2)直接指出合金最高吸氫量。(3)直接指出合金最後氫殘餘量。而P.C.T 圖的篩選範圍，壓力0.1atm-10atm，溫度-100C-400C。繪出所有P.C.T圖後，比較其吸放氫能力，並從統計觀點了解到TiZrNiV 四種元素必須同時存在，效果才是最好。我們再用回歸方式，預測TiZrNiV最佳比例調配值。其中最常見者為YATES'ALGORITHM方法，我們把上述9種合金當作基本數據，經由電腦分析得到Ti0.35Zr0.65Ni0.6V1.4 為最佳合金。最後我們並提出以Ti0.35Zr0.65Ni0.6V1.4 作為基礎合金，添加Mn元素改進合金性能的構想。然後再以實驗證明其可行。總之，實驗設計法確實為鎳氫電池材料之尋找，提供了另一優良模式。