ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับพลังงานไฮโดรเจนและเซลล์เชื้อเพลิง

เซลล์เชื้อเพลิงสามารถแบ่งออกเป็นเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอนเซลล์เชื้อเพลิง (PEMFC) และเซลล์เชื้อเพลิงเมธานอลโดยตรงตามคุณสมบัติของอิเล็กโทรไลต์และเชื้อเพลิงที่ใช้

(DMFC), เซลล์เชื้อเพลิงกรดฟอสฟอริก (PAFC), เซลล์เชื้อเพลิงคาร์บอเนตหลอมเหลว (MCFC), เซลล์เชื้อเพลิงโซลิดออกไซด์ (SOFC), เซลล์เชื้อเพลิงอัลคาไลน์ (AFC) เป็นต้น ตัวอย่างเช่น เซลล์เชื้อเพลิงแบบเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEMFC) ส่วนใหญ่พึ่งพา บนเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอนตัวกลางถ่ายโอนโปรตอน เซลล์เชื้อเพลิงอัลคาไลน์ (AFC) ใช้อิเล็กโทรไลต์ที่มีน้ำเป็นด่าง เช่น สารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์เป็นตัวกลางถ่ายโอนโปรตอน เป็นต้น นอกจากนี้ ตามอุณหภูมิในการทำงาน เซลล์เชื้อเพลิงยังสามารถแบ่งออกเป็นเซลล์เชื้อเพลิงอุณหภูมิสูงและอุณหภูมิต่ำ เซลล์เชื้อเพลิง โดยแรกประกอบด้วยเซลล์เชื้อเพลิงโซลิดออกไซด์ (SOFC) และเซลล์เชื้อเพลิงคาร์บอเนตหลอมเหลว (MCFC) ส่วนหลังประกอบด้วยเซลล์เชื้อเพลิงแบบเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEMFC) เซลล์เชื้อเพลิงเมทานอลโดยตรง (DMFC) เซลล์เชื้อเพลิงอัลคาไลน์ (เอเอฟซี) เซลล์เชื้อเพลิงกรดฟอสฟอริก (PAFC) เป็นต้น

เมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอนเซลล์เชื้อเพลิง (PEMFC) ใช้เมมเบรนโพลีเมอร์ที่เป็นกรดสูตรน้ำเป็นอิเล็กโทรไลต์ เซลล์ PEMFC ต้องทำงานภายใต้ก๊าซไฮโดรเจนบริสุทธิ์เนื่องจากมีอุณหภูมิในการทำงานต่ำ (ต่ำกว่า 100 ° C) และการใช้อิเล็กโทรดโลหะมีตระกูล (อิเล็กโทรดที่มีแพลตตินัม) เมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์เชื้อเพลิงอื่นๆ PEMFC มีข้อดีคือ อุณหภูมิการทำงานต่ำ ความเร็วสตาร์ทเร็ว ความหนาแน่นของพลังงานสูง อิเล็กโทรไลต์ที่ไม่กัดกร่อน และอายุการใช้งานยาวนาน ดังนั้นจึงกลายเป็นเทคโนโลยีกระแสหลักที่ใช้กับยานพาหนะเซลล์เชื้อเพลิงในปัจจุบัน แต่ยังนำไปใช้กับอุปกรณ์พกพาและอุปกรณ์เคลื่อนที่บางส่วนด้วย จากข้อมูลของ E4 Tech คาดว่าการจัดส่งเซลล์เชื้อเพลิง PEMFC จะสูงถึง 44,100 หน่วยในปี 2562 คิดเป็น 62% ของส่วนแบ่งทั่วโลก กำลังการผลิตติดตั้งโดยประมาณอยู่ที่ 934.2MW คิดเป็น 83% ของสัดส่วนทั่วโลก

เซลล์เชื้อเพลิงใช้ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าในการแปลงพลังงานเคมีจากเชื้อเพลิง (ไฮโดรเจน) ที่ขั้วบวกและสารออกซิแดนท์ (ออกซิเจน) ที่ขั้วแคโทดเป็นพลังงานไฟฟ้าเพื่อขับเคลื่อนยานพาหนะทั้งคัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ส่วนประกอบหลักของเซลล์เชื้อเพลิง ได้แก่ ระบบเครื่องยนต์ ระบบจ่ายไฟเสริม และมอเตอร์ ระบบเครื่องยนต์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเครื่องยนต์ที่ประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์ไฟฟ้า ระบบกักเก็บไฮโดรเจนในรถยนต์ ระบบทำความเย็น และเครื่องแปลงแรงดันไฟฟ้า DCDC เครื่องปฏิกรณ์เป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุด เป็นที่ที่ไฮโดรเจนและออกซิเจนทำปฏิกิริยากัน ประกอบด้วยเซลล์เดี่ยวหลายเซลล์เรียงซ้อนกัน และวัสดุหลักได้แก่ แผ่นไบโพลาร์ อิเล็กโทรดเมมเบรน แผ่นปิด และอื่นๆ