วิทยานิพนธ์ (วท.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2553

งานวิจัยนี้ศึกษาและพัฒนาระบบตรวจติดตามหน่วยชั้นเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็มบนพื้นฐานของการประยุกต์ใช้แบบจำลองเพื่อวินิจฉัยสภาวะการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงขณะปฏิบัติการ ทั้งนี้เนื่องจากขณะที่ชั้นเซลล์เชื้อเพลิงทำงานนั้น อาจเกิดปรากฏการณ์ทางกายภาพที่ส่งผลให้สมรรถนะของระบบลดลงอันได้แก่ปรากฏการณ์น้ำท่วมเซลล์หรือเซลล์แห้ง เป้าหมายของงานวิจัยนี้คือการสร้างระบบติดตามปรากฏการณ์ทั้งสองในขณะที่หน่วยชั้นเซลล์เชื้อเพลิงขนาด 200 วัตต์ทำงาน โดยระบบจะวัดค่าอุณหภูมิของเซลล์ ค่าความดันและความดันลดของแก๊สไฮโดรเจน ค่าศักย์ไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่เซลล์ผลิตได้ ค่าพารามิเตอร์เหล่านี้ถูกนำมาแสดงผลทางคอมพิวเตอร์ผ่านการใช้งานโปรแกรม LabVIEW™ แบบจำลองสำหรับหน่วยชั้นเซลล์เชื้อเพลิงได้ถูกนำมาใช้โดยแบ่งออกได้เป็นสองส่วนหลักคือ แบบจำลองของความดันลดของแก๊สไฮโดรเจน และแบบจำลองของความต้านทานภายในเซลล์เชื้อเพลิง ซึ่งพารามิเตอร์ทั้งสองนี้สามารถนำมาใช้ทำนายการท่วมของน้ำและการแห้งของเซลล์ได้ตามลำดับ จากนั้นค่าพารามิเตอร์ที่ได้จากแบบจำลองจะถูกนำมาเปรียบเทียบกับค่าที่วัดได้จริง ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าค่าความดันลดของแก๊สไฮโดรเจนที่ได้จากแบบจำลองมีค่าใกล้เคียงกับค่าความดันลดที่วัดได้จริง และสามารถนำมาใช้ในการทำนายปรากฏการณ์น้ำท่วมเซลล์ได้ สำหรับการแห้งของเซลล์สามารถอธิบายได้โดยพิจารณาค่าจำนวนโมลของน้ำในเมมเบรน (Membrane water content) ซึ่งคำนวณได้จากแบบจำลองโดยใช้ค่าความต้านทาน และค่าจำนวนโมลของน้ำในเมมเบรนนี้สามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้การเกิดเซลล์แห้งได้เมื่อมีค่าต่ำกว่า 4 โมลของน้ำต่อจำนวนหมู่กรดซัลโฟนิก ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าค่าความต้านทานโอห์มิกที่ได้จากแบบจำลองและที่วัดได้มีค่าที่ใกล้เคียงกัน สุดท้ายแบบจำลองทั้งหมดได้ถูกเขียนลงบนโปรแกรม LabVIEW™ เพื่อใช้งานร่วมกันกับโปรแกรมควบคุมหน่วยชั้นเซลล์เชื้อเพลิง