Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การสร้างหน่วยชั้นเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็ม

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Fabrication of PEM fuel cell stact

Year (A.D.)

2009

Document Type

Thesis

First Advisor

เก็จวลี พฤกษาทร

Second Advisor

พรพจน์ เปี่ยมสมบูรณ์

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

เคมีเทคนิค

DOI

10.58837/CHULA.THE.2009.936

Abstract

งานวิจัยนี้ป็นการเตรียมและพัฒนาขั้ว อิเล็กโทรดประกอบเมมเบรน (เอ็มอีเอ) ขนาดพื้นที่ ขั้วอิเล็กโทรด 5 ตารางเซนติเมตร เพื่อนำมาขยายขนาดเป็น 25 ตารางเซนติเมตร พบว่าภาวะที่เหมาะสมในการเตรียมเอ็มอีเอขนาด 5 ตารางเซนติเมตร ที่ให้สมรรถนะสูงสุดเป็นการเตรียมชั้น ตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยเทคนิคการพ่นบนผ้าคาร์บอนที่มีชั้นจัดการนำปริมาณเนฟิออนในชัน้ ตัวเร่งปฏิกิริยาคือ ร้อยละ 33 โดยน้ำหนัก เนฟิออนเมมเบรน 115 ให้ค่าความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าเท่ากับ 0.54 แอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร ที่ค่าศักย์ไฟฟ้า 0.6 โวลต์ เมื่อทำการขยายขนาดของเอ็มอีเอเป็น 25 ตารางเซนติเมตร พบว่าสมรรถนะที่ได้มีค่าลดลงประมาณ 24% โดยเนฟิออนเมมเบรน 212 จะให้สมรรถนะของเซลล์เชื้อเพลิงดีกว่าเนฟิออนเมมเบรน 115 การนำขั้วอิเล็กโทรดประกอบเมมเบรน ขนาดพื้นที่ 25 ตารางเซนติเมตร ที่เตรียมได้มาสร้างเป็นหน่วยชั้นเซลล์เชื้อเพลิงจำนวน 3 ชั้น พบว่า เนฟิออนเมมเบรน 212 จะเกิดการฉีกขาดได้ง่ายกว่าเนฟิออนเมมเบรน 115 เมื่อใช้อัตราการไหลของแก๊สเชื้อเพลิงสูง ดังนั้นใช้เนฟิออนเมมเบรน 115 ในการประกอบชั้นเซลล์เชื้อเพลิงเพื่อทดสอบสมรรถนะ โดยตัวแปรที่ทำการศึกษาคือ ผลของค่าความชื้น ของระบบ อัตราส่วนของแก๊สไฮโดรเจน ต่อแก๊สออกซิเจน ความดันของระบบและผลของโมเมนต์การหมุนที่ใช้ในการอัดประกอบชั้นเซลล์ เชื้อเพลิง จากผลการทดลองภาวะที่ให้ค่าสมรรถนะของชั้นเซลล์เชื้อเพลิงสูงสุดคือ ที่อัตราการไหล ของแก๊สไฮโดรเจนอิ่มตัวด้วยความชื้น200 sccm และแก๊สออกซิเจนอิ่มตัวด้วยความชื้น 400 sccm ความดันระบบ 10 พีเอสไอจี แรงอัดประกอบชั้นเซลล์เชื้อเพลิง 60 ปอนด์แรง.นิ้ว ให้ค่าความหนาแน่นกำลังไฟฟ้าเท่ากับ 1.08 วัตต์ต่อตารางเซนติเมตร และค่าความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า เท่ากับ 0.6 แอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร ที่ค่าศักย์ไฟฟ้า 1.8 โวลต์

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

This research focused on the preparation and development of a small sizeMembrane Electrode Assembly (MEA) with an objective to scale up and fabricate astack under the optimum condition. It was found that spraying catalyst ink with catalystcontaining 0.5 mg/cm2 onto carbon cloth with water management layer, nafion content incatalyst layer 33%wt. and using nafion membrane 115 shown the highest current densityof 0.54 A/cm2 at 0.6 V for a 5 cm2 MEA. However, the performance of MEA scaled up to25 cm2 decreased approximately 24%. Nafion membrane 212 gave higher performancethan nafion membrane 115. It was also found that when using nafion membrane 212 waslaceration at high flow rate. So, 3-cell stack was fabricated by using nafion membrane115. The performances of fabricated PEM stack depended on various parameters forexample humidities of reactive and oxidized gases, gas flow rate and clamping force. Itwas found that the optimum operating condition for the stack was 200 sccm H2 withhumidity and 400 sccm O2 with humidity, clamping force of 60 lbf.in and the operatingpressure at 10 psig. This condition gave the power density and current density of 1.08W/cm2 and 0.6 A/cm2 at 1.8 V, respectively.

Link to Full Text

Share

COinS