การพัฒนาเซลล์เชื้อเพลิงเอทานอลเหลวป้อนตรงบรรจุนิ่งภายใน

Development of a passive direct liquid ethanol fuel cell

Name: สุพิชชา นอขุนทด

ThaSH: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ -- วิทยานิพนธ์. วศ.ม. (วิศวกรรมเคมี) 2561

Classification :.LCCS: TK2931

ThaSH: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. -- สาขาวิศวกรรมเคมี -- วิทยานิพนธ์

ThaSH: เซลล์เชื้อเพลิง

ThaSH: เซลล์เชื้อเพลิงชนิดเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน

Abstract: งานวิจัยนี้ทำการออกแบบและประกอบเซลล์เชื้อเพลิงเอทานอลเหลวป้อนตรงบรรจุนิ่งภายในและแสดงสมรรถนะของเซลล์เชื้อเพลิงในรูปของเส้นโค้งโพลาไรเซชั่นผลการศึกษาสมรรถนะ ของเซลล์เชื้อเพลิงเดี่ยวพบว่า รูปแบบของแผ่นประกับริมมีผลต่อแรงกดที่ส่งไปยังส่วนประกอบอิเล็กโทรดเมมเบรน ซึ่งแผ่นประกับริมแบบเจาะรูพื้นที่เปิด 42% ทำให้มีการกดทับได้ดีกว่าแบบช่องเปิดเปล่าและลดปัญหาของการสูญเสียโอห์มของเซลล์เชื้อเพลิงงานวิจัยศึกษาผลของความเข้มข้นของเอทานอลที่มีต่อสมรรถนะของเซลล์เชื้อเพลิง ผลการทดลองพบว่าความเข้มข้นเอทานอล 3 molar ทำให้ สมรรถนะของเซลล์เชื้อเพลิงดีที่สุด โดยความเข้มข้นที่สูงเกินไปทำให้เมมเบรนบวมตัวและรูของเมมเบรน ขยายขึ้นก่อให้เกิดการลัดข้ามของเอทานอล ส่งผลให้ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์เชื้อเพลิงลดลง เซลล์เชื้อเพลิงที่ใช้ผ้าคาร์บอนเป็นชั้นแพร่ก๊าซและเอทานอลทำให้เซลล์เชื้อเพลิงมีสมรรถนะดีที่สุด เนื่องจากผ้าคาร์บอนมีความหนาน้อยกว่ากระดาษคาร์บอน ส่งผลให้การแพร่ของเอทานอลไปยังชั้น ตัวเร่งเกิดได้มากกว่า ความหนาที่น้อยกว่าทำให้ความต้านทานภายในน้อย ช่วยลดการสูญเสียโอห์ม ซึ่งเป็นปัจจัยที่ทำให้สมรรถนะเพิ่มขึ้น ปริมาณฟองก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์แปรตามกระแสไฟฟ้าที่เกิดและระยะเวลาการใช้งานฟองก๊าซที่เกิดขึ้นขัดขวางการเข้าทำปฏิกิริยาของเอทานอลที่ชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาทำให้สมรรถนะลดลงการเติมโซเดียมไฮดรอกไซด์ลงในเอทานอลทำให้สารละลายมีสภาวะเป็นเบส โดยเอทานอลมีอัตราเร็วในการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันบนชั้นตัวเร่งได้ดีในสภาวะเบส ช่วยลดการสูญเสียกัมมันต์ ทำให้เซลล์เชื้อเพลิงมีสมรรถนะสูงขึ้น โดยเซลล์เชื้อเพลิงเอทานอลความ เข้มข้น 3 molar ได้ค่าความหนาแน่นกำลังไฟฟ้าเป็น 1.45 mW/cm2ที่ 0.29 V และแบบที่เติมโซเดียมไฮดรอกไซด์ความเข้มข้น 2 molar ให้สมรรถนะสูงสุด ได้ค่าความหนาแน่นกำลังไฟฟ้าสูงสุด เป็น 1.78 mW/cm2ที่ 0.31 V งานวิจัยศึกษาสมรรถนะของเซลล์เชื้อเพลิงคู่ที่ต่อกันแบบอนุกรม และมีถังเก็บเชื้อเพลิงร่วมกันภายในเซลล์ ผลการทดลองมีแนวโน้มเช่นเดียวกับเซลล์เชื้อเพลิงเดี่ยว โดยเซลล์เชื้อเพลิงคู่มีศักย์ไฟฟ้าและความหนาแน่นกำลังไฟฟ้าสูงสุดเพิ่มขึ้น ส่งผลให้เซลล์เชื้อเพลิงมีระยะเวลาใช้งานที่ยาวนานกว่าเซลล์เชื้อเพลิงเดี่ยว In this research, a passive direct liquid ethanol fuel cell was designed and fabricated. Cell performance was shown by polarization curve. The results showed that the 42% open ratio of circular holes on end plates can be pressed on membrane electrode assembly (MEA) better than the open channel end plate. It helps lower internal electrical resistance and reduces ohmic losses. The optimum concentration of ethanol is found out at 3 molar. The excess of ethanol concentration indicated that the pore size of membrane increase as a consequence of membrane swelling. Therefore, the effect of ethanol crossover was enhanced. The cell performance was investigated by using two different types of diffusion layers. The result observed that gas and ethanol diffusion layers made from carbon cloth give higher performance than carbon paper. This reason is that the carbon cloth is thinner than carbon paper as resulting in higher ethanol diffusion rate to the catalyst layer. Accordingly, the decreasing of ohmic losses and the increase of cell performance is observed. The amount of carbon dioxide bubbles increased with current and operating time. Carbon dioxide bubble obstructs the movement of ethanol from the reservoir through diffusion layer to catalyst layer thus oxidation reaction of ethanol reduces and consequently cell performance decrease. The effect of sodium hydroxide concentration was studied. The result showed that the cell performance increases when sodium hydroxide is added to ethanol solution because the electrochemical reaction of ethanol is increased in alkaline media. Without sodium hydroxide, maximum power density is 1.46 mW/cm2at 0.30 V and with 2 molar of sodium hydroxide, the maximum power density is 1.78 mW/cm2at 0.31 V. To improve cell performance, two fuel cells which are connected in series was developed. Cell voltage and maximum power density increase. The operating time of double fuel cells is longer than a single fuel cell at same current density

มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. สำนักหอสมุด

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: tdckulib@ku.ac.th

Name: สุนันท์ ลิ้มตระกูล

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์หลัก

Name: เทอดไทย วัฒนธรรม

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์ร่วม

Created: 2561

Modified: 2568-07-01

Issued: 2568-07-01

วิทยานิพนธ์/Thesis

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: https://www.lib.ku.ac.th/KUthesis/2561/supitcha-nor-all.pdf

CallNumber: TK2931 .ส462

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมเคมี

Grantor: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

©copyrights มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	supitcha-nor-all.pdf	4.24 MB

ใช้เวลา

0.033971 วินาที