พลังงานไฮโดรเจนและแผ่นขั้วคู่กราไฟต์

ปัจจุบัน หลายประเทศกำลังเร่งดำเนินการวิจัยด้านไฮโดรเจนในทุกแง่มุม โดยกำลังเร่งพัฒนาและเอาชนะอุปสรรคทางเทคนิค ด้วยการขยายตัวอย่างต่อเนื่องของขนาดการผลิต การจัดเก็บ และโครงสร้างพื้นฐานด้านการขนส่งพลังงานไฮโดรเจน ต้นทุนของพลังงานไฮโดรเจนจึงมีโอกาสลดลงอย่างมาก งานวิจัยชี้ให้เห็นว่า ต้นทุนโดยรวมของห่วงโซ่อุตสาหกรรมพลังงานไฮโดรเจนคาดว่าจะลดลงครึ่งหนึ่งภายในปี 2030 ตามรายงานที่เผยแพร่ร่วมกันโดยคณะกรรมการพลังงานไฮโดรเจนระหว่างประเทศและแมคคินซีย์ กว่า 30 ประเทศและภูมิภาคได้เผยแพร่แผนงานสำหรับการพัฒนาพลังงานไฮโดรเจน และการลงทุนทั่วโลกในโครงการพลังงานไฮโดรเจนจะสูงถึง 300 พันล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2030

ชุดเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนประกอบด้วยเซลล์เชื้อเพลิงหลายเซลล์ที่เรียงต่อกันเป็นอนุกรมแผ่นขั้วคู่และแผ่นอิเล็กโทรดเมมเบรน MEA จะถูกวางซ้อนกันสลับกัน และมีซีลฝังอยู่ระหว่างแต่ละโมโนเมอร์ หลังจากถูกกดด้วยแผ่นด้านหน้าและด้านหลังแล้ว ก็จะถูกยึดและขันให้แน่นด้วยสกรูเพื่อประกอบเป็นชุดเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน

แผ่นขั้วคู่และแผ่นอิเล็กโทรดเมมเบรน MEA จะซ้อนทับกันสลับไปมา และมีซีลฝังอยู่ระหว่างแต่ละโมโนเมอร์ หลังจากกดด้วยแผ่นด้านหน้าและด้านหลังแล้ว ก็จะยึดและขันให้แน่นด้วยสกรูเพื่อประกอบเป็นชุดเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ปัจจุบัน การใช้งานจริงคือ...แผ่นขั้วไฟฟ้าแบบสองขั้วที่ทำจากกราไฟต์สังเคราะห์แผ่นขั้วคู่ที่ทำจากวัสดุประเภทนี้มีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าที่ดีและทนต่อการกัดกร่อน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากข้อกำหนดเรื่องความแน่นหนาของแผ่นขั้วคู่ กระบวนการผลิตจึงต้องผ่านหลายขั้นตอน เช่น การอัดเรซิน การทำให้เป็นคาร์บอน การทำให้เป็นกราไฟต์ และการประมวลผลสนามการไหลในภายหลัง ทำให้กระบวนการผลิตซับซ้อนและมีต้นทุนสูงมาก ซึ่งกลายเป็นปัจจัยสำคัญที่จำกัดการใช้งานของเซลล์เชื้อเพลิง

เยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอนเซลล์เชื้อเพลิงแบบอิเล็กโทรเคมี (PEMFC) สามารถแปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรงในลักษณะอุณหภูมิคงที่และทางเคมีไฟฟ้า ไม่ถูกจำกัดด้วยวัฏจักรคาร์โนต์ มีอัตราการแปลงพลังงานสูง (40% ~ 60%) และสะอาดปราศจากมลพิษ (ผลิตภัณฑ์หลักคือน้ำ) ถือเป็นระบบจ่ายพลังงานที่มีประสิทธิภาพและสะอาดระบบแรกในศตวรรษที่ 21 แผ่นขั้วคู่ซึ่งเป็นส่วนประกอบเชื่อมต่อของเซลล์เดี่ยวในชุด PEMFC ทำหน้าที่หลักในการแยกการปะทะของก๊าซระหว่างเซลล์ กระจายเชื้อเพลิงและสารออกซิไดซ์ รองรับอิเล็กโทรดเมมเบรน และเชื่อมต่อเซลล์เดี่ยวแบบอนุกรมเพื่อสร้างวงจรไฟฟ้า