ผลของตัวแปรต่อการเตรียมเอ็มอีเอในเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็ม

Abstract

ขั้วอิเล็กโทรดประกอบเมมเบรนหรือเอ็มอีเอ (Membrance electrode assemblies, MEA) ถือเป็นหัวใจสำคัญต่อการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็ม เนื่องจากเป็นองค์ประกอบที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า ในงานวิจัยนี้เลือกศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อการเตรียมขั้วอิเล็กโทรดประกอบเมมเบรน ได้แก่ปริมาณเทฟลอน อุณหภูมิการอบขั้วอิเล็กโทรด เวลาของการอบขั้วอิเล็กโทรด แก๊สที่ใช้ในการอบขั้วอิเล็กโทรดและปริมาณเนฟิออน เพื่อหาภาวะที่เหมาะสมสำหรับการเตรียมขั้วอิเล็กโทรดประกอบเมมเบรนที่ให้สมรรถนะของเซลล์เชื้อเพลิงสูงที่สุด ขั้วอิเล็กโทรดประกอบเมมเบรนที่เตรียมได้จะนำไปประกอบเป็นเซลล์เชื้อเพลิงและวิเคราะห์การทำงานด้วยวิธี Polarization curve, Impedance Spectroscopy, Cyclic voltammetry และทดสอบสมบัติทางกายภาพ ได้แก่ SEM EDX และ XRD จากการทดสอบสมรรถนะของเซลล์เชื้อเพลิงพบว่าภาวะที่เหมาะสมที่ทำให้ได้ค่าความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าสูงที่สุด คือ ไม่ใช้เทฟลอนอุณหภูมิการอบขั้วอิเล็กโทรดที่ 80 องศาเซลเซียส ปริมาณเนฟิออนร้อยละ 10 เวลาในการอบขั้วอิเล็กโทรด 0.5 ชั่วโมงและอบขั้วอิเล็กโทรดในบรรยากาศของอากาศ สมรรถนะที่ดีที่สุดที่ได้จากการทดลองพบว่า ได้ค่าความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าเท่ากับ 314 mA/cm[superscript 2] คิดเป็นกำลังไฟฟ้าเท่ากับ 0.94 W ที่ศักย์ไฟฟ้า 0.6 V เมื่อภาวะการเดินกระบวนการที่ 60 องศาเซลเซียส และความชื้นสัมพัทธ์ร้อยละ 100 จากนั้นนำภาวะที่เหมาะสมที่ได้ค่าความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าสูงที่สุด มาเตรียมเอ็มอีเอขนาด 50 ตารางเซนติเมตร จำนวน 2 เซลล์ประกอบเป็นหน่วยชั้นเซลล์เชื้อเพลิง และทำการทดสอบพบว่าได้กำลังไฟฟ้าสุงที่สุดเท่ากับ 4.53 วัตต์ ที่ศักย์ไฟฟ้า 0.8 โวลต์