Parametric Study of GDL for PEM Fuel Cell Performance

การศึกษาตัวแปรในชั้นการแพร่ของก๊าซที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของเซลล์เชื้อเพลิงแบบเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน

Name: Jirapa Janumpakul

Organization : King Mongkut's University of Technology Thonburi. Faculty of Engineering. Chemical Engineering

Name: จิราภา จันทร์อำภากุล

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. คณะวิศวกรรมศาสตร์. สาขาวิชาวิศวกรรมเคมี

keyword: PEM Fuel Cell

; MEA

; GDL

; เซลล์เชื้อเพลิง

; ชั้นการแพร่ของก๊าซ

Abstract: This research aimed to determine the most suitable carbon type in the gas diffusion layer (GDL) in membrane electrode assembly (MEA) of Proton Exchange Membrane (PEM) fuel cell. The selected carbon types used in this study are those that can be produced in Thailand such as acetylene black, activated carbon made from coconut and wood, and carbon nanotube, to emphasize availability. The results from these carbons were compared with Vulcan, a commercial carbon from abroad. The experiments were divided into three parts. First, all carbon types were characterized for their physical properties such as particle size, pore size distribution, water absorption, and so on. In the second part, cell testing was done using those carbon types at the cathode side to determine the most suitable type, while fixing a commercial GDL at the anode side. The results showed that acetylene carbon was the best type at the cathode because of its appropriate pore size that could manage the water efficiently in the cell. The last part was determining the suitable carbon type at the anode side, while fixing the cathode side as acetylene type. The results showed that acetylene carbon was also the best type at the anode and the performance of the cell fabricated using acetylene black was comparable with that using Vulcan. The reason may be that the thickness of GDL obtained was thicker than that from the other types resulting in better gas distribution to electrocatalyst surface. The performance of the cell in terms of current density at 0.6 V and maximum current density were 357.9 mA/cm2 and 304.5 mW/cm2, respectively.

Abstract: งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อหาชนิดคาร์บอนที่เหมาะสมในชั้นการแพร่ของก๊าซของชุดเมมเบรน-อิเล็กโทรดของ เซลล์เชื้อเพลิงแบบเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน โดยคาร์บอนที่ศึกษาจะเป็นคาร์บอนที่สามารถผลิตได้ในประเทศไทย เพื่อง่ายต่อการหามาใช้ในอนาคตได้แก่ คาร์บอนชนิดอะเซทธิลีนแบลค คาร์บอนนาโนทิว และผงถ่านกัมมันต์ที่ทำจาก กะลามะพร้าวและจากไม้ ซึ่งจะทำการเปรียบเทียบกับคาร์บอนชนิด Vulcan ที่ผลิตขายในต่างประเทศ การทดลองได้แบ่ง ออกเป็น 3 ส่วน ในส่วนแรกเป็นการหาคุณสมบัติทางกายภาพของคาร์บอนแต่ละชนิดเพื่อใช้ในการวิเคราะห์ในขั้นต่อไป ส่วนที่ 2 เป็นการศึกษาหาชนิดของคาร์บอนที่เหมาะสมในฝั่งแคโทดโดยใช้ขั้วที่มีชั้นการแพร่สำเร็จรูป ELAT@ ที่ฝั่งแอโนด ผลการทดลองพบว่าคาร์บอนชนิดอะเซทธิลีนเป็นคาร์บอนที่ดีที่สุดในด้านแคโทด ซึ่งเป็นเพราะขนาดของรูพรุนที่เหมะสม และคุณสมบัติที่การไม่ชอบน้ำของคาร์บอนชนิดนี้ จึงทำให้การจัดการน้ำภายในเซลล์มีประสิทธิภาพดี ในส่วนสุดท้ายคือ การหาชนิดคาร์บอนที่เหมาะสมในฝั่งแอโนดโดยใช้คาร์บอนชนิดอะเซทธิลีนที่ฝั่งแคโทด จากผลการทดลองก็ยังพบว่าคาร์บอน ชนิดอะเซทธิลีนยังคงให้ประสิทธิภาพสูงที่สุดและให้ประสิทธิภาพของเซลล์ใกล้เคียงกับคาร์บอนชนิด Vulcan ซึ่งอาจเป็น เพราะความหนาของชั้นการแพร่ของก๊าซที่หนากว่าคาร์บอนชนิดอื่นๆ จึงทำให้ความพรุนตัวของชั้นการแพร่ของก๊าซเหมาะสม ส่งผลให้การกระจายของก๊าซไปยังพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาที่ขั้วอิเล็กโทรดมีความสม่ำเสมอ ซึ่งค่าความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าที่ 0.6 โวลต์ คือ 357.9 มิลลิแอมป์/ตารางเซนติเมตร และกำลังไฟฟ้าสูงสุดที่ 304.5 มิลลิวัตต์/ตารางเซนติเมตร ตามลำดับ

King Mongkut's University of Technology Thonburi

Address: BANGKOK

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: Apichai Therdthianwong

Role: Advisor

Name: Supaporn Therdthianwong

Role: Advisor

Name: อภิชัย เทอดเทียนวงษ์

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Name: สุภาภรณ์ เทอดเทียนวงษ์

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2006

Modified: 2552-02-10

Issued: 2009-02-10

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: CHE1744

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Chemical Engineering

Grantor: King Mongkut's University of Technology Thonburi

©copyrights King Mongkut's University of Technology Thonburi

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	CHE1744.pdf	2.47 MB	66	2022-08-09 10:01:34
2	CHE1744ab.pdf	61.45 KB	16	2018-05-10 21:00:22
3	CHE1744aben.txt	2.1 KB	13	2018-05-10 21:00:23
4	CHE1744abth.txt	1.86 KB	8	2018-05-10 21:00:24

ใช้เวลา

0.075532 วินาที