เซลล์เชื้อเพลิงชนิด PEM นี้จะทำงานเสมือนหนึ่งเป็นปฏิกรณ์ไฟฟ้าเคมี สมรรถนะของปฏิกรณ์จะขึ้นกับการถ่ายโอนมวลและความร้อน จลนศาสตร์ของปฏิกิริยาที่อิเลคโทรด และการถ่ายโอนประจุในเมมเบรนอิเลคโทรด ดังนั้นการศึกษา ควบคุม และเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี ปรากฏการณ์ถ่ายโอนมวล และจลนพลศาสตร์จะเป็นแนวทางที่เพิ่มสมรรถนะของเซลล์เชื้อเพลิงได้ นอกจากนี้สมรรถนะของเซลล์เชื้อเพลิงจะขึ้นอยู่กับการจัดการน้ำและความชื้น ภายในเซลล์เป็นอย่างมาก หากมีน้ำน้อยเกินไปเซลล์อยู่ในลักษณะแห้งจะทำให้อิเลคตรอนผ่านไม่ได้แต่ถ้า มีน้ำมากเกินไปจนเต็มรูพรุนในชั้นต่างๆ เซลล์จะอยู่ในลักษณะน้ำท่วมจะทำให้แก๊สแพร่ผ่านไม่ได้ จากการตรวจเอกสารพบว่ามีการศึกษาอิทธิพลของสภาวะการเดินเครื่องมาก อย่างไรก็ยังขาดการนำเอาผลการศึกษาไปวิเคราะห์ความเป็นไปต่างๆภายในเซลล์ เพื่อแยกแยะได้ว่าจะพัฒนาเซลล์ส่วนใดซึ่งเป็นส่วนที่มีประสิทธิภาพต่ำกว่า เพื่อชี้ปัญหาหลักว่าอยู่ส่วนใดของเซลล์ และเพื่อศึกษาและพัฒนาส่วนนั้นเป็นพิเศษ นอกจากนี้ข้อมูลการศึกษาอัตราการเกิดปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี ปรากฏการณ์ถ่ายโอนความร้อนและมวล และจลนพลศาสตร์ในการตรวจเอกสารยังมีจำกัดไม่เพียงพอที่จะใช้ในการออกแบบและ เดินเครื่อง งานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นเพื่อให้ได้ข้อมูลที่ใช้ในการออกแบบสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงที่ผลิตเองในประเทศและจะสามารถทำให้เดินเครื่องได้อย่างมีประสิทธิภาพ การประกอบและเดินเครื่องเซลล์เชื้อเพลิงจะมีความซับซ้อน ในปัจจุบันนี้การนำเซลล์เชื้อเพลิงที่ซื้อมาจากต่างประเทศมาประกอบใช้ ก็ยังไม่สามารถเดินเครื่องให้ได้สมรรถนะตามที่ระบุในข้อกำหนด ดังนั้นการศึกษาถึงอิทธิพลของสภาวะต่างๆที่มีต่อการถ่ายโอนและจลนศาสตร์จะมี ความสำคัญยิ่ง นอกจากนี้การสร้างความรู้ให้กับบุคคลากรและนักวิจัยในประเทศจึงเป็นสิ่งจำ เป็นต่อการออกแบบและเดินเครื่องให้มีประสิทธิภาพโดยประกอบชิ้นส่วนต่างๆขึ้น เองจากวัตถุดิบ งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์ที่จะศึกษา ควบคุมและเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี ปรากฎการณ์การถ่ายโอน และการแพร่ในส่วนประกอบอิเลคตรอนและเมมเบรน (MEA) เพื่อพัฒนาเซลล์เชื้อเพลิงที่มีสมรรถนะสูง โดยมีขอบเขตเพื่อพัฒนาประสิทธิภาพของอิเลคโทรด, Gas Diffusion Layer และเมมเบรน นอกจากนี้ยังเน้นการจัดการน้ำและความร้อนที่มีประสิทธิภาพ Proton exchange membrane fuel cells are considered as electrochemical reactors. The performances of these reactors depend on mass transports, kinetic of electrode reactions and charge transfer in polymer electrolyte membrane (PEM). Enhancement of the mass transfer, kinetic and charge transfer rates leads to improvement of the performance of the fuel cells. In addition, the water management in the fuel cell has a major impact on cell performance and lifetime. Filling of pores in the gas diffusion layer with liquid water inhibits access of the oxidant gas to the catalyst. On the other hand insufficient water content of membrane will increase the membrane resistance leading to higher Ohmic losses. Although, there were various studies regarding the effects of operating conditions on the performance, the research results have not been used for identifying where the main performance losses taking place. The main resistance in the cell should be emphasized for improvement the cell performance. However, there is limited information regarding electrochemical reaction, mass and heat transfer and kinetic rates in the literature for design and operation. Therefore, this research work aims to obtain the information for fuel cell design and fabrication in Thailand with minimum import. There is evidence that there is lack of the knowledge in fuel cell in Thailand. Installation and operation of commercial fuel cell cannot be efficiently accomplished. This study of the effects of operating conditions on the mass transfer and the kinetics is importance not only for the high performance fuel cell design but also for enhancing the man power in Thailand. The objective of the work is to study, control, and enhance the kinetic, mass transport rates for fuel cell improvement. The scope of the work is to enhance the electrode, gas diffusion layer and membrane efficiencies. In addition, water and heat management will be focused.