本研究探討TiN鍍層304不鏽鋼雙極板用於呼吸式質子交換膜燃料電池性能之研究，量測膜厚1.0 μm之TiN鍍膜對304不鏽鋼雙極板的影響，並與常見的石墨雙極板比較。材料特性量測包含穿透阻抗與接觸阻抗量測、水接觸角分析與腐蝕電壓電流量測。為了了解鍍層對燃料電池之壽命影響，本論文亦進行長時間測試，每24小時透過極化曲線與電化學阻抗頻譜圖分析三種不同材料之雙極板性能與衰退率。另外，利用恆溫恆濕箱與酸性溶液模擬燃料電池運作環境，減少長時間量測所需費花的時間與成本，透過SEM與EDS分析TiN鍍層與酸性環境中隨時間之變化。
在材料特性量測方面，穿透阻抗與接觸阻抗大小依序為鍍TiN之304不鏽鋼 <石墨 < 未鍍層之304不鏽鋼，表示鍍TiN可以有效降低304不鏽鋼之阻抗。水接觸角量測大小依序為石墨 > 鍍TiN之304不鏽鋼 > 未鍍層之304不鏽鋼，代表鍍TiN可以提升304不鏽鋼的疏水性。透過腐蝕電壓電流量測結果，不僅鍍TiN之304不鏽鋼的腐蝕電位大於未鍍層之304不鏽鋼，其腐蝕電流小於未鍍層之304不鏽鋼，代表TiN鍍層能提升304不鏽鋼之抗腐蝕性。
本研究在固定電池溫度為45℃、氫氣相對濕度RHH2為100%下進行數百小時之長期測試，鍍上TiN提升304不鏽鋼雙極板燃料電池初始性能約147%，隨著時間增加性能下降，透過電化學阻抗量測結果得知，鍍上TiN可以降低歐姆阻抗之增加率，使電池性能衰退率下降。另外透過模擬長期測試中得知，阻抗在900小時開始有所變化。由SEM表面型態與EDS表面元素分析得知，長時間測試後，板件表面因腐蝕反應使鈦元素與氮元素比例下降，同時鐵元素與氧元素比例增加，另一方面，板件基材不僅因鍍層脫落而露出，也因此造成板件表面平整度變差。整體而言，鍍上TiN不僅可以使304不鏽鋼雙極板燃料電池性能上升之外，衰退率也可以大幅下降，也因此吾人得知TiN可作為改善此型燃料電池性能與壽命的鍍層材料。

隨著時間的推移，化石燃料的數量正在迅速減少。到2019年底，全球原油儲量僅剩2446億噸，一桶原油中可提取的航空燃油部份不足10%。另一方面，2019 年航空燃油消耗量平均約為每天780 萬桶 (MBPD)。預計到 2050 年將增加至120% 以上。由於上述原因，迫使人們急切尋找解決辦法。而其中一種解決方案，是從棕櫚油中，經過加氫製程處理，以製出替代航空燃油。本實驗設備是利用固定床反應器進行，將一定量的催化劑置入其中，增溫增壓至所需之條件，再以幫浦打入原料，搭配氫氣的持續流入，使原料與催化劑接觸，以進行hydrocracking與isomerization。此外，本研究所用之催化劑是以自製的SAPO-11作為載體，搭配不同種類之金屬，以找出最合適之催化劑。同時，也對SAPO-11載體進行改質，研究在有無加入檸檬酸的情況下催化劑的活性表現，HdA和DTAB兩種介面活性劑的加入是否會改變載體的均質性。最後，運用田口法以找出最佳化的參數選擇，討論在何種溫度與壓力下會有最佳的表現。
就以結果而言，三種金屬的試驗中包括鎳(Ni)、鈷(Mo)、鉬(Mo)，其中鎳(Ni)呈現出最高的轉化率70%。而催化劑經過XRD與N2吸附脫附的檢測下，發現有加入檸檬酸的催化劑載體，微孔數量明顯增加，能使原料更容易進入孔洞中與活性位點接觸，以增加活性。通過加入額外的介面活性劑 HdA 和 DTAB，使SAPO-11顆粒得到了更好的分散，表面積也與未改質的相比，提升至近乎兩倍的量，77.6 m2/g至140.9 m2/g。而田口法最佳化參數結果為:溫度380°C、壓力52bar、LHSV 0.5 h-1、氫油比1250。在此參數下的產物轉化率為73% 和6.1的異構烷/正構烷(I-to-N)比例。
結論，就以結果而言，轉化率以及異構烷成功得到了提升，說明對催化劑載體的改質以及運用田口法皆可以使航空燃油達到更好的產量與品質。同時，異構烷的增加也使冷流性值更好，滿足高緯度國家的需求。新型替代航空燃油的開發與研究目前正倍受關切，本研究原料採用產量較足之植物油作為研究對象，也對催化劑之特性進行實驗，期望降低航空燃油對於石化原料之依賴性以綠色航空為目標。

The aim of the study is to propose a skeletal mechanism of ethylene that describes the ignition delay time and flame speed at various conditions. After reducing the detailed mechanism (664 species and 3582 reactions) into the skeletal mechanism (123 species and 729 reactions) didn’t influence the results of primary factors such as Ignition delay and flame speed, and the simulation results are well retained when validated with experimental results. In this study, the irrelevant and relatively unimportant species and reactions are removed through the path flux analysis (PFA) method, performed using CHEM-RC code. A homogeneous reactor in ANSYS Fluent with the solver of CHEMKIN-CFD in which the predictions give the insight of how the autoignition behaves in the chemical kinetic mechanisms. A 1-D premixed flame reactor was used in ANSYS Fluent with the solver of CHEMKIN-CFD to determine the flame speed. A wide range of ignition delay time (T = 800-1400 K, P = 1-50 atm, ϕ = 0.3-2.0) and flame speeds conditions (Tu = 298 K, P = 1-3 atm, ϕ = 0.4-2.2) were used to validate with the experimental results.
Ignition delay times results exhibited satisfactory results at both high and low temperatures with varying pressure and equivalence ratio. At unburnt temperature (298 K) the simulated flame speed results show good agreement with the experiment results. The validation with the laminar flame speed further proves the prediction capability of the 123 species C2H4-PAH mechanism.
The newly combined detailed C2H4-PAH mechanism with 664 species and 3582 reactions in the present work is successfully validated through the published experiments of ignition delay time and flame speed. The predictions of ignition delay times show good agreements with the experimental measurements in a wide range of pressure (1~50 atm), temperature (800~1400 K), and equivalence ratios (0.3~2.0), also validated well retains the accuracy of the flame speed calculations. Using the path flux analysis method, the newly combined detailed C2H4-PAH mechanism is further minimized to a compact size that is composed of 123 species and 803 reactions. On the whole, the newly reduced C2H4-PAH kinetic mechanism gives acceptable results when compared with experimental results and it also provides kinetic database to assist the design multi-dimension computational combustors.

近年來因全球暖化，造成世界各地對環境污染都十分重視，機車是重要的交通工具，化石燃料是數十年以來最主要的燃料類型，但也因為頻繁使用，導致溫室氣體增加，使空氣質量下降，台灣近年來也改成七期法規，因此更應該注重機車的排放汙染量，機車主要污染氣體為CO、NOx、HC等污染氣體，同時也要提高它的效率，目前在機車上最常見的引擎為單火星塞引擎，單火星塞引擎有燃燒不完全且燃燒速度較慢，造成功率低與燃油經濟較差等等缺點，因此本研究希望採用雙火星塞的引擎配置來彌補這些缺點，雙火星塞的優點是可以減少振動和噪音，零件壽命長並且降低過熱的問題，即使是在冬天也可以更好的啟動。首先利用實驗值與模型結果做比對，模型如圖一所示，分別會利用兩種不同工況進行實驗，再和1D引擎模擬軟體WAVE與3D模擬軟體ANSYS Forte配合分析工作，利用WAVE模型和實驗值相比進行模型校正，將產生的進氣脈衝結果應用到Forte引擎模型進行邊界條件設定，當中又分為兩種情況，第一種為空轉狀態(motored)，主要是利於和實驗進行校正，模擬值和實驗值無太大的差別，另一種則是將燃料預混並且有使用火星塞(combustion)如圖二，可看出於雙火星塞模型的缸內壓力明顯高於實驗和單火星塞的模擬值，雙火星塞為56.04bar，單火星塞為46.7bar，相差約9.3bar，同時比較指示壓力(IMEP)，雙火星塞高出單火星塞0.4bar如圖三(a)，且如圖三(b)所示燃燒持續時間前者會比後者更短，燃燒會更迅速，因此選用雙火星塞可獲得較佳的燃燒效率，減少使用的能源和增加燃油經濟性，可進一步更改空燃比觀察於冷啟動時的排放變化和於不同氣門開度時所消耗的燃油經濟，進而減少能源的消耗。

本論文以數值模擬的方式探討不同燃料在重組器之蒸發器盤管的蒸發變化之研究分析。利用計算流體力學(Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD)的數值分析，進行模擬研究及探討複雜的物理變化。本研究將對甲醇水比例分為甲醇占50%水為50%、甲醇占62%水為38%、甲醇占75%水為25%、甲醇占100%與乙醇占100%五種燃料在相同條件熱源和進料壓力條件下進行重組器之蒸發器盤管汽化模擬研究與分析。探討燃料於蒸發器盤管內部流場的速度、出口溫度、蒸發汽化的變化情形。
模擬結果顯示各燃料在常溫下之速度場呈現等速度狀態，而加入溫度場後，因燃料蒸發的變化，導致出口端速度呈現加速狀態。研究結果亦顯示燃料出口端的溫度甲醇水(50%：50%)為473K、甲醇水(62%：38%)為515K、甲醇水(75%：25%)為547K、甲醇(100%)為609 K與乙醇(100%)為713K，在蒸發器盤管內部的蒸發情形顯示，可以得知乙醇的蒸發速率優於其它四種燃料，其在進入盤管總長度為1300mm之距離入口端543mm處後達到完全汽化，而甲醇(100%)、甲醇水(75%：25%)、甲醇水(62%：38%)、甲醇水(50%：50%)則分別在距離盤管入口823mm、983mm、1023mm、1063mm處才完全達到汽化。根據文獻回顧得知燃料蒸發率越高，產氫效率也會提升，由此結果顯示出乙醇(100%)具有較高的產氫效率。而這些研究結果可作為設計蒸發器盤管之重要依據。

轉酯化反應為製備液態生質燃料之主要方法，通常以觸媒催化轉酯化反應提高生質燃料產率及特性改善。本研究使用廢食用油為生質料源，以氧化鈣基改性生物炭作為固體鹼性觸媒，進行轉酯化反應產製生質柴油，觀察生物炭裂解溫度、醇油比、反應時間、以及觸媒添加量等反應參數對生質柴油產率及特性的影響。生物炭為利用稻殼在裂解溫度為600°C~750°C，以及1 M 濃度之氫氧化鉀活化製備而得。觸媒添加量為0 ~ 9%。實驗結果顯示，以600°C裂解之生物炭觸媒，醇油比為15：1，觸媒添加量6%，以及在反應時間為2 小時反應條件下，可獲得最佳之生質柴油產率。透過氣相層析火焰離子化偵檢器分析成分顯示，本研究製備出的生質柴油主要成分多為C16與C18，且生質柴油成分對於反應時間之影響有著更好的穩定性。本研究之結果亦顯示，反應時間對於生質柴油特性影響不大，但觸媒添加可大幅降低生質柴油量之酸價與黏度。

2,2,4,6,6-pentamethylheptane (PMH) has been regarded as a component candidate of alternative jet fuels . Due to the lack of chemical kinetic mechanism that can comprehensively predict PMH pyrolysis, this work aims at expanding the existing chemical reaction scheme of PMH and conducting the modeling of reactive flow. First, we evaluate the performance of the ignition delay time predictions for different published kinetic mechanisms of PMH. Then, a kinetic mechanism identified as the most accurate one among the mechanisms tested is used to be incorporated with reactions forming polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). The newly assembled mechanism is used to predict experimentally measured profiles of products pyrolyzed from PMH in a tubular flow. The results are further analyzed in terms of sensitivity and the rate of production (ROP) analyses to explore the importance of reactions contributing the formation of toxic compounds from the decomposition of PMH.