Please use this identifier to cite or link to this item: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/45676
Title: ผลกระทบของขนาดทางกายภาพของช่องทางการไหลฝั่งแคโธดต่อสมรรถนะของเซลล์เชื้อเพลิงชนิด PEM แบบ Open-Cathode
Other Titles: EFFECT OF GEOMETRY OF CATHODE FLOW CHANNEL ON PERFORMANCE OF OPEN-CATHODE PEM FUEL CELL
Authors: สรวงรัตน์ เกียรติธรรมรงค์
Advisors: อังคีร์ ศรีภคากร
Other author: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์
Advisor's Email: Paiboon.S@chula.ac.th,angkee.s@gmail.com
Subjects: เซลล์เชื้อเพลิงชนิดเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน
วิศวกรรมเครื่องกล
Proton exchange membrane fuel cells
Mechanical engineering
Issue Date: 2557
Publisher: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
Abstract: วิทยานิพนธ์นี้ถูกจัดทำขึ้นเพื่อแสดงบทบาทของขนาดทางกายภาพของช่องทางการไหลผ่านทางตัวแปร “สัดส่วนรูปร่าง” และพื้นที่การไหลของอากาศ ซึ่งส่งผลต่อการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงชนิด PEM แบบ open-cathode เซลล์เชื้อเพลิง PEM แบบ open-cathode ขนาดเซลล์เดี่ยวถูกสร้างขึ้นเพื่อทดสอบพร้อมกับอุปกรณ์เสริมการทำงาน แผ่น MEA มีขนาด 100 cm2 แผ่น flowfield ฝั่งแคโธดที่มีรูปร่างช่องทางการไหลแตกต่างกัน 6 แบบ แบ่งเป็นสัดส่วนรูปร่าง 2 ขนาด ได้แก่ 0.80 และ 1.25 และพื้นที่การไหล 3 ขนาด ได้แก่ 2, 5 และ 8 mm2 ได้ถูกสร้างขึ้น พัดลมถูกคัดเลือกให้ป้อนอากาศได้อย่างแม่นยำต่อการสร้างกระแสไฟฟ้าขาออกที่ 30 A และการรักษาอุณหภูมิของภายในเซลล์ให้เหมาะสมของแต่ละชุดทดสอบ N-slew rate ถูกยืนยันว่าเป็นเครื่องมือบ่งชี้ความผันผวนของภาระแบบไม่คงตัวที่เหมาะสมกับเซลล์เชื้อเพลิงใด ๆ การทดสอบด้วยสภาวะการทำงานทั้งแบบคงตัวและไม่คงตัวให้ผลการทดสอบที่สอดคล้องกัน คือ รูปร่างช่องทางการไหลที่มีสัดส่วนเป็น 1.25 หรือรูปร่างแบบกว้าง-ตื้นช่วยให้การทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงดีกว่าสัดส่วน 0.80 หรือแบบแคบ-ลึก เนื่องจากมีพื้นที่ให้อากาศซึมเข้าสู่ MEA มากกว่า ช่วยลดการสูญเสียศักย์ไฟฟ้าจากการถ่ายเทมวล ในขณะที่พื้นที่การไหลอากาศไม่ส่งผลอย่างมีนัยสำคัญต่อสมรรถนะของเซลล์เชื้อเพลิงในสภาวะที่อากาศถูกป้อนแม่นยำ ลักษณะเช่นนี้บ่งชี้ว่า การถ่ายเทอากาศเข้าสู่ MEA มีบทบาทสำคัญสูงสุดในการออกแบบช่องทางการไหลอากาศของเซลล์เชื้อเพลิงชนิด PEM แบบ open-cathode ถึงแม้ว่าช่องทางการไหลแบบกว้าง-ลึกจะทำให้สมรรถนะของเซลล์เชื้อเพลิง open-cathode PEM ดีขึ้น การออกแบบช่องทางการไหลต้องคำนึงถึงความเค้นในวัสดุที่ใช้ผลิตเพื่อรักษาอายุการใช้งานของเซลล์เชื้อเพลิง ทำให้สัดส่วนช่องทางการไหลอากาศที่แนะนำในวิทยานิพนธ์นี้ มีค่ามากกว่า 1.00 เล็กน้อย
Other Abstract: This thesis was attempted to study the influence of the geometry, in terms of the aspect ratio and the flow area, of the air flow channel on the performance of the open-cathode PEMFC. The single-cell PEMFC were fabricated for the experiment with the auxiliary equipment. MEA size was 100 cm2. Six cathode bipolar plates with different channel configurations, such as, 2 aspect ratios; 0.80 and 1.25 and 3 flow areas; 2, 5 and 8 mm2 were produced. The fans were precisely selected for the fuel cell operation of each test units at the current output at 30 A and the suitable cell temperature. The steady state and transient experiments were conducted. N-slew rate was demonstrated to be an appropriate parameter to indicate the degree of transient in the operation of fuel cell systems regardless of its size. The results from both experiments confirmed that the test units with the aspect ratio at 1.25 or the wide-and-shallow channel performed better than those with the aspect ratio at 0.80 or narrow-and-deep channel because of the lower voltage loss due to the mass transfer. However, change in the flow area did not affect the fuel cell performance. Although, the wide-and-shallow channel is preferable according to the conclusion, the flowfield design has to concern on the stress issue as well. Consequently, this thesis recommends the aspect ratio of the air channel at slightly more than unity.
Description: วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2557
Degree Name: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level: ปริญญาโท
Degree Discipline: วิศวกรรมเครื่องกล
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/45676
URI: http://doi.org/10.14457/CU.the.2014.1051
metadata.dc.identifier.DOI: 10.14457/CU.the.2014.1051
Type: Thesis
Appears in Collections:Eng - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
5670418121.pdf8.76 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.