Abstract
本研究利用電腦程式，根據電池陽極與陰極觸煤層所發生的電池電化學反應、反應物在電池內各部分的質量輸送機制以及電池阻抗等理論基礎，建立了液體式直接甲醇燃料電池（liquid-feed DMFC）的一維理論模型。 除了燃料電池陽極部分的甲醇質量輸送與電化學反應分析之外，本研究進一步討論了在DMFC陽極未完全反應的甲醇經質子交換膜穿透至陰極過程中所發生的質量輸送與電化學反應現象。本研究使用標準四階倫吉－庫塔法（classical Runge-Kutta method of order 4）等數值分析方法來求解DMFC的模型方程式。 本研究以商品化之教學用甲醇燃料電池的實際實驗數據作為對照，驗證本研究建立之DMFC理論模型的正確性與適用性。 作者並嘗試利用本模型來預測陽極觸媒層厚度、質子交換膜厚度、質子交換膜擴散係數以及陽極觸媒層甲醇反應交換電流密度等不同參數對於甲醇在DMFC各分區內部的濃度分布、甲醇穿透現象以及電池整體發電效能所產生的影響。 結果顯示，增大質子交換膜厚度雖然可減輕甲醇穿透的情形，但是對於電池的效能提升卻未必是正面的效果；降低質子交換膜擴散係數可以使甲醇穿透的比率降低，使電池效能提高；而增加陽極觸媒層厚度以及陽極觸媒層甲醇反應交換電流密度也可以同時改善甲醇穿透現象以及提高電池的功率。 其中以陽極觸媒層甲醇反應交換電流密度值之改變對電池效能的影響較為明顯。 這個結論也證實，研發高效率之陽極觸媒，是DMFC研究過程中相當重要的方向。