ในงานวิจัยนี้จะทำการศึกษาวัสดุทางเลือกใหม่สำหรับแผ่นคู่ควบสองขั้ว (Bipolar plates) ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญในเซลล์เชื้อเพลิงแบบเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEMFC) โดยทำหน้าที่ในการเชื่อมแต่ละเซลล์เข้าด้วยกัน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตกระแสไฟฟ้าให้สูงขึ้น วัสดุที่จะทำการศึกษานี้เป็นประเภทพอลิเมอร์คอมโพสิต โดยใช้แผ่นเส้นใยคาร์บอน (Carbon fiber mat, CFM) ที่เตรียมจากพอลีอะไครโลไนไตรล์พรีเคอร์เซอร์ (Polyacrylonitrile (PAN) precursor) ด้วยเทคนิคอิเล็คโตรสปินนิ่ง (Electrospinning Process) เป็นตัวเพิ่มคุณสมบัติทางไฟฟ้า คุณสมบัติเชิงกล และการทนทานต่อการกัดกร่อนของคอมโพสิต โดยพอลิเมอร์ที่ใช้เป็นส่วนประกอบของคอมโพสิตในเบื้องต้น คือ อีพ็อกซี เรซิน ซึ่งมีคุณสมบัติทางเชิงกลสูง ทนทานต่อสารเคมีและการกัดกร่อน รวมทั้งมีราคาถูก นอกจากนี้อาจจะเป็นพอลิเมอร์ชนิดอื่นๆที่เทียบเท่าหรือดีกว่า โดยคุณสมบัติของแผ่นเส้นใยคาร์บอนที่เตรียมได้นี้จะมีค่าการนำไฟฟ้าและคุณสมบัติเชิงกลที่ดีกว่าเส้นใยคาร์บอนที่มีการใช้งานทั่วไป เนื่องจากมีพื้นที่ผิวสัมผัสมาก โครงสร้างที่เป็นร่างแห ค่า aspect ratio (L/D ratio) ที่สูง รวมทั้งมีน้ำหนักเบา จากคุณลักษณะเหล่านี้ของแผ่นเส้นใยคาร์บอนที่เตรียมได้จะสามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการนำไปทำแผ่นคู่ควบสองขั้วให้มีคุณสมบัติการใช้งานที่ดีขึ้น นอกจากนี้การทำคอมโพสิตของแผ่นเส้นใยคาร์บอนโดยใช้พอลิเมอร์เป็นส่วนประกอบจะใช้กระบวนการขึ้นรูปแบบกดอัด (Compression molding) เพื่อได้เป็นคอมโพสิตแผ่นเรียบ แผ่นเส้นใยคาร์บอน-อีพ็อกซีคอมโพสิตที่เตรียมได้จะถูกนำไปทดสอบคุณสมบัติด้านต่างๆ ตามข้อกำหนดของวัสดุที่ใช้ทำแผ่นคู่ควบสองขั้วต่อไป

In this research work, materials for bipolar plates, an important component for linking each cell in PEMFC to be the multi-stack fuel cell, will be developed to enhance properties of bipolar plates and performances of PEMFC. The material used in this study will be polymer composites containing epoxy resin and carbon fiber mat (CFM) as a based polymer and conductive and reinforcing filler, respectively. Epoxy resin has high mechanical properties, chemical and corrosion resistances, low cost, and ease of processing. In addition, other polymers having better or similar properties as epoxy resin may be selected as well. Polyacrylonitrile (PAN) based CFM will be in-house prepared via the electrospinning process to increase the conductivity, mechanical properties, and corrosion resistance of bipolar plates. Properties of as-prepared CFM such as conductivity and mechanical properties will be greater than typical carbon fibers (short fibers) and other conductive fillers due to its large specific surface area, interconnecting network structure (non-woven structure), high fiber aspect ratio (L/D ratio), and light weight. It is anticipated that these extraordinary characteristics of as-prepared CFM will improve properties of bipolar plates and efficiency of PEMFC. Properties of as-prepared CFM-epoxy composites will be investigated following the specific requirements for bipolar plates in PEMFC applications.