ผลกระทบของขนาดทางกายภาพของช่องทางการไหลฝั่งแคโธดต่อสมรรถนะของเซลล์เชื้อเพลิงชนิด PEM แบบ Open-Cathode

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