บทนำเกี่ยวกับพลังงานไฮโดรเจนและเซลล์เชื้อเพลิง

เซลล์เชื้อเพลิงสามารถแบ่งได้เป็นเยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอนเซลล์เชื้อเพลิง (PEMFC) และเซลล์เชื้อเพลิงเมทานอลโดยตรงตามคุณสมบัติของอิเล็กโทรไลต์และเชื้อเพลิงที่ใช้

(DMFC), เซลล์เชื้อเพลิงกรดฟอสฟอริก (PAFC), เซลล์เชื้อเพลิงคาร์บอเนตหลอมเหลว (MCFC), เซลล์เชื้อเพลิงออกไซด์ของแข็ง (SOFC), เซลล์เชื้อเพลิงอัลคาไลน์ (AFC) เป็นต้น ตัวอย่างเช่น เซลล์เชื้อเพลิงเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEMFC) พึ่งพาเยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอนเซลล์เชื้อเพลิงแบบถ่ายโอนโปรตอน (AFC) ใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นน้ำด่าง เช่น โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์เป็นตัวกลางถ่ายโอนโปรตอน เป็นต้น นอกจากนี้ ตามอุณหภูมิการทำงาน เซลล์เชื้อเพลิงสามารถแบ่งได้เป็น เซลล์เชื้อเพลิงอุณหภูมิสูง และ เซลล์เชื้อเพลิงอุณหภูมิต่ำ โดยเซลล์เชื้อเพลิงแบบออกไซด์ของแข็ง (SOFC) และเซลล์เชื้อเพลิงคาร์บอเนตหลอมเหลว (MCFC) เป็นหลัก ส่วนเซลล์เชื้อเพลิงแบบเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEMFC) เซลล์เชื้อเพลิงเมทานอลโดยตรง (DMFC) เซลล์เชื้อเพลิงอัลคาไลน์ (AFC) เซลล์เชื้อเพลิงกรดฟอสฟอริก (PAFC) เป็นต้น

เยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอนเซลล์เชื้อเพลิง (PEMFC) ใช้เมมเบรนโพลีเมอร์กรดที่เป็นน้ำเป็นอิเล็กโทรไลต์ เซลล์ PEMFC ต้องทำงานภายใต้ก๊าซไฮโดรเจนบริสุทธิ์เนื่องจากมีอุณหภูมิในการทำงานต่ำ (ต่ำกว่า 100 ° C) และการใช้ขั้วไฟฟ้าโลหะมีค่า (ขั้วไฟฟ้าที่เป็นแพลตตินัม) เมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์เชื้อเพลิงอื่นๆ PEMFC มีข้อได้เปรียบคืออุณหภูมิในการทำงานต่ำ ความเร็วในการสตาร์ทเครื่องที่รวดเร็ว ความหนาแน่นของพลังงานสูง อิเล็กโทรไลต์ที่ไม่กัดกร่อน และอายุการใช้งานยาวนาน จึงกลายเป็นเทคโนโลยีกระแสหลักที่ใช้กับยานพาหนะเซลล์เชื้อเพลิงในปัจจุบัน แต่ยังใช้กับอุปกรณ์พกพาและแบบอยู่กับที่บางส่วนด้วย ตามข้อมูลของ E4 Tech คาดว่าการจัดส่งเซลล์เชื้อเพลิง PEMFC จะถึง 44,100 หน่วยในปี 2019 คิดเป็น 62% ของส่วนแบ่งทั่วโลก กำลังการผลิตติดตั้งโดยประมาณอยู่ที่ 934.2MW คิดเป็น 83% ของสัดส่วนทั่วโลก

เซลล์เชื้อเพลิงใช้ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีในการแปลงพลังงานเคมีจากเชื้อเพลิง (ไฮโดรเจน) ที่ขั้วบวกและสารออกซิแดนท์ (ออกซิเจน) ที่ขั้วลบเป็นไฟฟ้าเพื่อขับเคลื่อนยานพาหนะทั้งหมด โดยเฉพาะอย่างยิ่งส่วนประกอบหลักของเซลล์เชื้อเพลิง ได้แก่ ระบบเครื่องยนต์ แหล่งจ่ายไฟเสริม และมอเตอร์ โดยระบบเครื่องยนต์ประกอบด้วยเครื่องยนต์ที่ประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์ไฟฟ้า ระบบกักเก็บไฮโดรเจนของยานพาหนะ ระบบระบายความร้อน และตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า DCDC เครื่องปฏิกรณ์เป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่สุด เป็นจุดที่ทำปฏิกิริยาระหว่างไฮโดรเจนและออกซิเจน ประกอบด้วยเซลล์เดี่ยวหลายเซลล์ที่วางซ้อนกัน และวัสดุหลัก ได้แก่ แผ่นไบโพลาร์ อิเล็กโทรดเมมเบรน แผ่นปลาย และอื่นๆ