การออกแบบหน่วยทดสอบเซลล์เชื้อเพลิงแบบเยื่อแผ่นแลกเปลี่ยนโปรตอน

Abstract

เซลล์เชื้อเพลิงแบบเยื่อแผ่นแลกเปลี่ยนโปรตอนได้รับความสนใจอย่างมากสำหรับเป็นหน่วยผลิตพลังงานปฐมภูมิ ข้อดีของเซลล์เชื้อเพลิงคือให้ประสิทธิภาพสูงในการแปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้าและเป็นกระบวนการที่สะอาดเมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการผลิตไฟฟ้าแบบเดิม งานวิจัยนี้มีจุดมุ่งหมายในการออกแบบหน่วยทดสอบเซลล์เชื้อเพลิงเพื่อศึกษาผลของตัวแปรที่มีต่อการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงแบบเยื่อแผ่นแลกเปลี่ยนโปรตอน ผลการทดลองพบว่าอัตราการไหลของแก๊ส อุณหภูมิ องค์ประกอบของสารออกซิไดส์ ความชื้น และความดัน มีผลต่อการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงโดยส่งผลต่อการเกิดโพลาไรเซชันทางเคมีเนื่องจากความต้านทานและความเข้มข้น ทั้งนี้เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสมดุลของน้ำภายในเซลล์เชื้อเพลิง ประสิทธิภาพการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงจะลดลงเมื่ออัตราการไหลของแก๊สและอุณหภูมิการทำงานเพิ่มขึ้น สมรรถนะของเซลล์เชื้อเพลิงที่ใช้ออกซิเจนเป็นสารออกซิไดส์จะดีกว่าที่ใช้อากาศเป็นสารออกซิไดส์ ในส่วนของความดันมีผลต่อสมดุลของน้ำภายในเซลล์เชื้อเพลิงซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพของเซลล์เชื้อเพลิง สำหรับหน่วยทดสอบเซลล์เชื้อเพลิงที่มีการปรับปรุงส่วนเชื่อมต่อระหว่างระบบให้ความชื้นและเซลล์เชื้อเพลิงแล้วนั้น พบว่าประสิทธิภาพการทำงานของเซลล์จะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น โดยอุณหภูมิในระบบให้ความชื้นควรเท่ากับหรือมากกว่าอุณหภูมิการทำงานของเซลล์เล็กน้อย จากการทดลองพบว่าอุณหภูมิการทำงานของเซลล์ที่ 70 องศาเซลเซียสจะให้ประสิทธิภาพการทำงานสูงที่สุด และสูงกว่ากรณีที่ก่อนการปรับปรุงหน่วยทดสอบเซลล์เชื้อเพลิง