Fuel cell Technology  เซลล์เชื้อเพลิง

Fuel cell คืออะไร... เครื่องมือหรืออุปกรณ์ที่ใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าโดย อาศัยปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี ซึ่งลักษณะการทำงาน คล้ายกับแบตเตอรี่ แต่มีข้อดีกว่าแบตเตอรี่ตรงที่ สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องตราบ เท่าที่มีการป้อนเชื้อเพลิงในรูปของก๊าซเข้าไปใน เซลล์เชื้อเพลิงอย่างสม่ำเสมอ

ชนิดของ Fuel cell Fuel Cell มีอยู่ด้วยกัน 5 ชนิด แยกตามประเภทของตัวนำ ไฟฟ้า ประกอบด้วย Polymer Electrolyte (PEFC) ซึ่งเหมาะกับการใช้ในรถยนต์ และสถานที่ที่ไม่ต้องการปริมาณไฟฟ้าสูงมาก Alcaline (AFC) ซึ่งถูกนำไปใช้กับการทดลองทางวิทยาศาสตร์ของ NASA Phosphoric Acid (PAFC) ซึ่งกำลังใช้อยู่ในกระทรวงกลาโหมสหรัฐ Molten Carbonate (MCFC) Solid Oxide (SOFC, Ceramics) เหมาะกับการผลิตไฟฟ้าปริมาณมาก

การทำงานของ Fuel cell ประเภทที่มีการใช้งานอย่างแพร่หลาย และมีความนิยมมากที่สุด คือ ประเภท Proton exchange membrane เซลล์ เชื้อเพลิงจะแบ่งโครงสร้างออกเป็น 4 ส่วนใหญ่ๆ

หลักการทำงานของ Fuel Cell ชนิด PEMFC

Fuel cell กับการอนุรักษ์พลังงาน และ สิ่งแวดล้อม การปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจก (แสดงในรูปของคาร์บอน) จาก ยานพาหนะที่ใช้การสันดาปภายในด้วยน้ำมันเบนซินเปรียบเทียบ กับยานพาหนะที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงเป็นแหล่งของพลังงาน

Fuel cell กับการอนุรักษ์พลังงาน และ สิ่งแวดล้อม ยานยนต์ Fuel Cells จะช่วยลดไอเสียอันตรายและการใช้ พลังงานที่สิ้นเปลืองลงได้ Fuel Cells เป็นตัวให้พลังงานแก่ รถยนต์ทำให้ไอเสียที่ปล่อยออกมามีเพียงเล็กน้อยหรือแทบไม่มี เลย นอกจากนี้ Fuel Cells ยังใช้เป็นเครื่องผลิตพลังงานให้กับ บ้านเรือนและโรงงาน อุตสาหกรรมได้ โดยที่ไม่มีควันปล่อย ออกมา ลดปริมาณไอเสียที่ปล่อย สู่อากาศ ซึ่งสารที่เป็นมลพิษที่ปล่อย ออกมาจากเครื่องยนต์

ประโยชน์ของรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ไม่มีการปล่อยสารพิษ ไฮโดรเจนมีอยู่ทั่วไปจึงเป็นแหล่งพลังงานได้อย่างดี เชลล์เชื้อเพลิงมีขนาดเล็กและน้ำหนักเบา เชลล์เชื้อเพลิงมีประสิทธิภาพดีกว่ารถปกติถึง 3 เท่า สามารถใช้เดินทางในระยะไกลโดยไม่ต้องแวะเติม เชื้อเพลิง การเติมไฮโดรเจนใช้เวลาน้อยกว่าการชาร์จแบตเตอรี่มาก

ประโยชน์ด้าน พลังงาน สิ่งแวดล้อม และเศรษฐกิจระดับชาติ ลดการนำเข้าน้ำมัน ช่วยลดการขาดดุลการค้า ทำให้ เศรษฐกิจ การเมืองและการทหารดีขึ้น ช่วยยกระดับการขนส่งและมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม น้อย ช่วยสร้างงานในอุตสาหกรรมยานยนต์และเพิ่มการแข่งขัน ในอุตสาหกรรม

ข้อเสีย เซลล์เชื้อเพลิงไม่สามารถเก็บพลังงานได้เหมือนกับแบตเตอรี่ ในปัจจุบันเซลล์เชื้อเพลิงยังมีราคาสูงมากเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์ เผาไหม้ภายใน จากหลักการอนุรักษ์พลังงานทำให้ประสิทธิภาพของเซลล์เชื้อเพลิงอาจถูก จำกัดโดยการผลิตพลังงานในขั้นแรก fuel cell ไม่ใช่แหล่งกำเนิดพลังงานแต่เป็นวิธีการบรรจุพลังงาน รูปแบบหนึ่งเท่านั้น (เช่นเดียวกับ battery)ถึงเราจะใช้ fuel cell เราคงยังต้องหาพลังงานมาป้อนที่โรงงานอยู่ดี ดังนั้น fuel cell ไม่อยู่ในฐานะ "พลังงานทางเลือก“ เซลล์เชื้อเพลิงยังไม่เป็นที่นิยมใช้ทั่วไปอย่างแบตเตอรี่เพราะต้นทุนการ ผลิตอุปกรณ์ในครั้งแรกสูง

ปัญหาอุปสรรค/แนวทางการแก้ไข ขั้นตอนการผลิตก๊าซไฮโดรเจนซึ่งใช้พลังงานมาก การ ผลิตไฮโดรเจนจำเป็นต้องใช้วัตถุดิบที่มีไฮโดรเจน เช่น น้ำ หรือ เชื้อเพลิงอื่นๆ ไฮโดรเจนเป็นก๊าซที่มีน้ำหนักเบา การบรรจุไฮโดรเจน ควรบรรจุให้พอเพียงกับการใช้งาน

การเตรียมการหากจะนำ Fuel cell มาใช้ประโยชน์ การผลิตไฮโดรเจน โดยนำก๊าซที่มีปริมาณ ไฮโดรเจน (H2) สูง จะต้องใช้พลังงานสูง มลภาวะที่ปล่อยออกไปก็ คือโรงไฟฟ้าแทน จะต้องมีการจัดการเกี่ยวกับมลภาวะที่ จะเกิดจากโรงไฟฟ้า การจัดเก็บไฮโดรเจนเพื่อป้องกันอันตรายจากการรั่วไหล ของไฮโดรเจน ทั้งที่สถานีจ่ายไฮโดรเจนจะต้องเปิด หลังคาโล่งเพื่อให้ไฮโดรเจนลอยขึ้นสู่อากาศได้รวดเร็ว เมื่อมีการรั่วไหล และถังเก็บในอุปกรณ์ที่ใช้ไฮโดรเจนกับ เซลล์เชื้อเพลิงให้มีความปลอดภัยมากที่สุด

การนำ Fuel cell ไปใช้ประโยชน์ รถยนต์พลังงานเซลล์เชื้อเพลิง แหล่งพลังงานพกพา (Portable Power) เครื่องผลิตไฟฟ้าภายในบ้าน (Home Power Generation) เครื่องผลิตไฟฟ้าขนาดใหญ่ (Large Power Generation)

ตัวอย่างที่ใช้ Fuel cell

ฮอนด้า FCX โตโยต้า FCHv

เครื่องบินพลังไฮโดรเจน....

แท่นชาร์ตโทรศัพท์มือถือ

Fuel cell Bike “Hydrocycle”