การศึกษาและวิเคราะห์การผลิตไฟฟ้าจากเซลล์เชื้อเพลิง ขนาด 1.2 kW ชนิด Proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) ร่วมกับ Matlab/ Simulation

Abstract

ปัจจุบันปัญหาพลังงานเป็นปัญหาที่ได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก และมีแนวโน้มที่จะใช้เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งในอนาคต เชื้อเพลิงที่มีใช้อยู่ในปัจจุบันก็กำลังจะหมดไป และราคาค่อนข้างสูง ดังนั้น พลังงานใหม่และพลังงานสะอาดจึงถูกนำมาพิจารณาเพื่อทดแทน เซลล์เชื้อเพลิงจึงเป็นพลังงานทางเลือกหนึ่งในการนำมาทำเป็นพลังงานไฟฟ้า งานวิจัยนี้ได้ออกแบบแบบโมเดลจำลองด้วย MATLAB สำหรับทดสอบคุณลักษณะการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิง และได้ติดตั้งเพื่อทดสอบเซลล์เชื้อเพลิงในห้องปฏิบัติการ ชนิด เมมแบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEMFC) ขนาด 1.2 kW 46 A โดยประสิทธิภาพการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงขึ้นอยู่กับความดัน อุหณภูมิ อัตราการไหลของก๊าซ และความชื้น เพื่อนำมาวิเคราะห์ รวมทั้งการทดสอบการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิง ได้เปรียบเทียบประสิทธิภาพการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงระหว่างแบบจำลองและทดสอบการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงในห้องปฏิบัติการ ซึ่งจากการทดสอบ ได้มีการเปรียบเทียบกับแบบจำลองและทดสอบการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงในห้องปฏิบัติการ ซึ่งในสภาวะไร้โหลด แรงดันจะมีค่า 97.21% กำลังงานจะมีค่า 100% แต่ในขณะมีโหลดสูงสุดแรงดันจะมีค่า 90.19% กำลังงานมีค่า 83.61% เมื่อเทียบกับแบบจำลอง เพื่อทราบหลักการทำงานในการผลิตไฟฟ้าของเซลล์เชื้อเพลิง เพื่อทดสอบประสิทธิภาพการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงที่อยู่ในสภาวะใช้งานจริง เปรียบเทียบกับผลการทดลองของแบบจำลอง

The current energy crisis which is the high consumption rate and continuously increasing move over the price of main resources are high, there fore a new energy and clean energy has been considered for the replacement. Fuel Cell Energy is one of the alternative energies for electric generation in future. The paper develops a model of PEMFC by MATLAB and constructs a prototype of the operation control system of Proton Exchange Membrane Fuel Cell of 1.2 kW 46A. The study shows that the performance of fuel cell depends on pressure, temperature, gas flow rate and humidity. The control system performance in the aspect of these parameters is evaluated. The control system performance is determined by comparing between the fuel cell powers from both experiment and model simulation. The output voltage level can vary from 97.21% (at no load) to about 90.19% (at the full load). The power level can vary from 100% (at no load) to about 83.61% (at the full load) compared simulation result. All aspects of PEMFC electrification will be fully investigated in order to develop the alternative sustainable PEMFC energy sources and to study the fundamental principles of fuel cell technology. Moreover, the calculation of operation performance of PEM by real-time recorded data is implemented. The results show that PEMFC can be used for sustainable energy supply in future