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利用降低非純水中無機物濃度促進質子交換膜再生能力產製高純度氫氣方法之研究

為了解決純水600ml的問題，作者卓承宏 這樣論述：

隨著石化燃料大量的被使用，在可預見的未來終將枯竭，然而，對能源的需求量卻越來越高，因此替代能源越發的備受重視；其中「氫能」有著潔淨度高、使用效率好、具有儲備能源性質及應用範圍廣等等的優點，使其成為了能源發展的重點之一。質子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)不須透過純化設備就能夠生產出非常高純度的氫氣，並且對環境十分友善。對質子交換膜燃料電池而言，純淨水(DI water)是最為理想的水源，使用非純淨水產氫，水中的雜質將會使質子交換膜迅速的毒化，導致產氫效率下降，使生產高純度氫氣成本上升，然而生產純淨水的設備非常昂貴，不利於普及

於一般民眾的使用。本研究的目的是利用大自然中可再生的水資源及一般的自來水取代純淨水，作為質子交換膜燃料電池生產高純度氫氣之原料，搭配本研究提出的簡易過濾系統及性能恢復系統，取得可行的結果，達到降低每單位質量高純度氫氣生產的成本，使質子交換膜燃料電池產高濃度氫氣更容易推廣。本研究使用純淨水、自來水及新竹頭前溪上游河水進行產氫並進行效能比較。利用過濾系統包含：5μm PP濾心、活性碳與RO逆滲透膜對非純淨水進行過濾，將過濾前後的水源及純淨水進行產氫實驗，實驗時間為100小時；並在產氫結束後進行性能恢復實驗，實驗時間為10小時；確認了可行性之後，使用純淨水、過濾後自來水以及過濾後上游河水進行總共三輪

的產氫與性能恢復實驗，最終進行成本分析。結果顯示第一輪產氫實驗中純淨水產氫量最終為27.13 ml/min、無過濾自來水為15.41 ml/min、無過濾上游河水為10.03 ml/min、過濾後自來水為19.24ml/min、過濾後上游河水為 18.54 ml/min。過濾後水源在產氫效率取得了大幅度的提升。在產氫實驗後，將質子交換膜燃料電池通入純淨水進行性能回復測試，純淨水產氫量最終為26.79 ml/min、過濾後自來水產氫效率可回復至25.73ml/min、過濾後上游河水為22.58 ml/min。在經過三輪的產氫與性能恢復後，純淨水產氫量最終為22.78 ml/min、過濾後自來水為

20.75ml/min、過濾後上游河水為 17.25 ml/min。在經濟分析上，相同產氫量（600 kg/year）的情況下，使用DI water的方式5年的成本將是本研究提出方法1.8倍。

D型雷射輔助蝕刻長週期光纖光柵感測器研製及應用

為了解決純水600ml的問題，作者馮文凱 這樣論述：

在本研究中提出一種新式D型雷射輔助蝕刻長週期光纖光柵感測器(D-Shaped Laser-Assisted Etching Long-Period Fiber Gratings，DE-LPFGs)之製作方式。在單模光纖(Corning SM1500 9/125) 纖殼上利用KrF準分子雷射寫入，再結合雷射輔助蝕刻技術，在光纖上蝕刻出D型的結構，最後在D型光纖表面上利用相位光罩，濺鍍(Sputtering Coating)製作出光柵，製造出直徑60 μm、週期620 μm的DE-LPFGs。在溫度實驗中，以DE-LPFGs進行溫度量測，記錄溫度上升與下降過程，溫度量測範圍為30 oC到100

oC。在溫度上升實驗中，平均共振波長靈敏度最高可達0.017 nm/oC，平均傳輸損耗靈敏度最高可達0.062 dB/oC，其平均共振波長線性度最高可達0.68，平均傳輸損耗線性度最高可達0.899；在溫度下降過程，平均共振波長靈敏度最高可達0.009 nm/oC，平均傳輸損耗靈敏度最高可達0.035 dB/oC，其平均共振波長線性度最高可達0.239，平均傳輸損耗線性度最高可達0.932。在類風溼性關節炎(Rheumatoid Arthritis，RA)生醫實驗中，以雷射輔助蝕刻長週期光纖光柵感測器(Laser-Assisted Etching Long-Period Fiber Grati

ngs，LLPFGs)量測不同的抗原濃度(0.1 / 0.01 / 0.001 µg/ml)，分析其共振波長與傳輸損耗變化。實驗結果發現，當抗原濃度越低時，波長變化時間越短、波長飄移量越小。