เซลล์เชื้อเพลิง(Fuel Cell) |
|
|
คือ อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ในการเปลี่ยนแปลงทางเคมีไปเป็นพลังงานโดยตรง(Electrochemical energy conversion device) ทำให้มีประสิทธิภาพสูงกว่าเครื่องยนต์ที่มีการเผาไหม้โดยทั่วไปที่ต้องเปลี่ยนไปเป็นพลังงานความร้อนก่อนแล้วจึงเปลี่ยนเป็นพลังงานกลในการใช้งาน ประสิทธิภาพของเซลล์เชื้อเพลิงจะอยู่ที่ประมาณ 40-85 % (เครื่องยนต์เผาไหม้ภายในจะอยู่ที่ 20-25% โรงไฟฟ้าถ่านหิน 35-40%) เชื้อเพลิงที่ใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงมีความหลากหลาย เช่น ไฮโดรเจน-ออกซิเจน ไฮโดรเจน-ไฮดราซีน หรือ โพรแพน-ออกซิเจน เป็นต้น โดยที่นิยมใช้คือ เซลล์เชื้อเพลิงที่ใช้ ไฮโดรเจน-ออกซิเจน เพราะเมื่อสิ้นสุดปฏิกิริยาแล้วจะได้น้ำบริสุทธิ์ ทำให้ไม่เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม
ข้อแตกต่างจากแบตเตอรี่ก็คือ เซลล์เชื้อเพลิงไม่สามารถที่จะเก็บสะสมพลังงานไฟฟ้าได้ ดังนั้นจะทำงานก็ต่อเมื่อมีการป้อนเชื้อเพลิงเข้าสู่ระบบเท่านั้น
ประวัติการค้นพบเซลล์เชื้อเพลิง
ในปี ค.ศ. 1802 Sir Humphrey Davy6 ได้สร้างเซลล์เชื้อเพลิงอย่างง่ายขึ้นมา (C | H2O, HNO3| O2 | C) กระแสที่ได้สามารถทำให้สะดุ้งได้
ปี ค.ศ. 1838 หลักการของเซลล์เชื้อเพลิงถูกค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวสวิส Christian Friedrich Schönbein และตีพิมพ์ในเดือนมกราคมปีถัดมาใน "Philosophical Magazine"

รูป 2 Christian Friedrich Schönbein
ในปี ค.ศ. 1839 เซลล์เชื้อเพลิงต้นแบบตัวแรกของโลกที่สามารถทำงานได้ ถูกสร้างขึ้นโดย Sir William Robert Grove นักกฎหมายและนักฟิสิกส์ชาวเวลส์ โดยเขาใช้หลักการของ Christian Friedrich Schönbein เมื่อเราสามารถแยกน้ำด้วยไฟฟ้าได้ก๊าซไฮโดรเจนกับก๊าซออกซิเจน ในทางกลับกันหากผสมก๊าซไฮโดรเจนและก๊าซออกซิเจนด้วยวิธีที่เหมาะสมก็ควรจะได้พลังงานไฟฟ้าออกมาเช่นกัน ดังนั้นเขาจึงเริ่มสร้างเครื่องมือทดลองที่เรียกว่า "ก๊าซแบตเตอรี่" ออกมา หลังจากทดลองอยู่นานหลายปี ในที่สุดเขาได้ทดลองผสมไฮโดรเจน และออกซิเจนในสารละลายอิเล็กโทรไลต์คือ กรดซัลฟูริคและใช้ขั้วแพลตินัมทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าและน้ำ เขาได้ทำการตีพิมพ์ผลงานของเขาในปี 1843 แต่ว่าในขณะนั้นสิ่งประดิษฐ์ของโกรฟยังไม่สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าออกมามากพอที่จะใช้งานได้

รูป 3 Sir William Rovert grove
การค้นพบของ Grove ได้รับความสนใจน้อยมากในช่วงเวลานั้น ทำให้ เซลล์เชื้อเพลิงถูกลืมไป แต่อย่างไรก็ตาม เขาก็ได้รับการขนานนามว่าเป็น “บิดาแห่งเซลล์เชื้อเพลิง”(Father of the fuel cell)
ปี ค.ศ. 1889 คำว่า "fuel cell" ถูกใช้ครั้งแรก โดยลุดวิด มอนด์ (Ludwid Mond) และชารลส์ แลงเกอร์ (Charles Langer) ทั้งสองพยายามประดิษฐ์เซลล์เชื้อเพลิงที่ใช้งานได้จริงโดยใช้อากาศและก๊าซถ่านหิน (coal gas) นอกจากนักประดิษฐ์ทั้งสองคนแล้ว วิลเลียม ไวท์ จาคส์ (William White Jaques) ก็เป็นอีกผู้หนึ่งที่ถูกบันทึกว่าเป็นผู้เริ่มใช้คำนี้เช่นกัน โดยจาคส์เป็นนักวิจัยคนแรกที่ใช้กรดฟอสฟอริกเป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์
ในช่วง 1912-1942 Bauer และ Preis ได้ประดิษฐ์เซลล์เชื้อเพลิง Solid Oxide electrolyte, solid C anode @ 10000C
ในปี ค.ศ. 1932 Francis Thomas Bacon ได้ประดิษฐ์เซลล์เชื้อเพลิง โดยใช้ Alkali เป็นelectrolyte และใช้ Nickel เป็น electrode ในปี 1959 Bacon และทีมงานได้สร้างเครื่องผลิตไฟฟ้าขนาด 5 กิโลวัตต์ที่ใช้งานได้จริงสำหรับเครื่องเชื่อม ซึ่งนำไปสู่สิทธิบัตรของ Bacon
ในปี ค.ศ. 1945 Davtyan ได้พัฒนา Mixed carbonates and oxides with sand separator work basis for post-war fuel cell work
ในช่วงปี ค.ศ. 1950 หลักการของ Grove ได้รับความสนใจอีกครั้ง โดยความต้องการเทคโนโลยีระบบพลังงานไฟฟ้าขนาดเล็กเพื่องานด้านอวกาศและการทหาร ยานอวกาศและเรือดำน้ำ ต้องการระบบพลังงานไฟฟ้าซึ่งต้องไม่ใช่เทคโนโลยีเครื่องยนต์สันดาปภายใน

รูป AFC ที่ใช้ในโครงการ Apollo[ii]
ในช่วง 1960s National Aeronautics and Space Administration (NASA) ทุ่มงบประมาณ 10 ล้านเหรียญสหรัฐ เพื่อพัฒนาเชื้อเพลิงสำหรับโครงการ Apollo ซึ่งใช้หลักการของ Bacon เพื่อผลิตน้ำดื่มและพลังงาน และเป็นเทคโนโลยีที่ปฏิวัติการใช้พลังงานของโลกในอนาคต United Technologies (UTX) เป็นบริษัทแรกที่ได้ผลิตเซลล์เชื้อเพลิง ในช่วง 1960s บริษัทได้สร้างเซลล์เชื้อเพลิงให้องค์การนาซา
การพัฒนาต่อไปในช่วงปี 1980s และ 1990s โดย Geoffrey Ballard เจ้าของบริษัทเซลล์เชื้อเพลิงในแคนาดาที่โด่งดัง Ballard Power Systems Inc. นำมาซึ่งการใช้ Nafion วัสดุที่ถูกกว่าและทนทานเป็นอิเล็กโทรไลต์ และการลดการใช้แพลทินัม ทำให้อนาคตการใช้เซลล์เชื้อเพลิงสำหรับผู้บริโภค เช่น ในรถยนต์มีความเป็นไปได้มากขึ้น
Views: 883
Only registered users can write comments. Please login or register. Powered by AkoComment Tweaked Special Edition v.1.4.6 AkoComment © Copyright 2004 by Arthur Konze - www.mamboportal.com All right reserved |