Views
จาก คลังปัญญาไทย, สารานุกรมฟรี
เชื้อเพลิงที่เราใช้กันในปัจจุบันนี้ ไม่ว่าจะเป็น น้ำมันดิบ ก๊าซธรรมชาติ หรือ ถ่านหิน ล้วนเกิดจาก การทับถมกันของ ซากพืชและซากสัตว์ หรือที่เรียกว่า ฟอสซิล (fossil) เป็นเวลานานๆ หลายหมื่นปี นักเคมีจึงเรียกเจ้าเชื้อเพลิงพวกนี้ว่า เชื้อเพลิง fossil ในบรรดาเชื้อเพลิงที่ยกตัวอย่างไปนี่ เจ้าก๊าซธรรมชาติ จะให้การเผาใหม้ที่สะอาดที่สุด ปัจจุบัน จึงได้มีการนำก็าซธรรมชาติมาใช้ร่วมกับเชื้อเพลิงอื่นๆ เพื่อลดมลภาวะ และมลพิษต่างๆ ในอากาศ
สารบัญ |
[แก้ไข] เซลเชื้อเพลิง
[แก้ไข] เซลเชื้อเพลิงคืออะไร
เซลเชื้อเพลิงเป็นปฏิกิริยาทางเคมี (electrochemical) ซึ่งจะเปลี่ยนโมเลกุลของไฮโดรเจนกับออกซิเจนให้เป็นไฟฟ้ากับความร้อน มีหน้าที่คล้ายคลึงกับแบตเตอรี่มาก เมื่อเราใช้แบตเตอรี่จนหมดแล้ว เราสามารถใช้ไฟฟ้ากระแสตรง ชาร์จหรืออัดไฟฟ้ากลับเข้าไปในขั้วของแบตเตอรี่ได้ เช่นเดียวกันกับในเซลเชื้อเพลิง ซึ่งภายในใช้ก๊าซออกซิเจนกับไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง เมื่อใช้ก๊าซหมด เราก็สามารถเติมก๊าซโดยอัดก๊าซกลับเข้าไปใหม่
เซลเชื้อเพลิงเป็นแหล่งพลังงานหนึ่ง ในแหล่งพลังงานอื่นๆที่มนุษย์รู้จัก อาทิเช่น กังหันไอน้ำ เครื่องจักรแก๊สโซลีน เครื่องยนต์ดีเซล และแบตเตอรี่เป็นต้น โดยเฉพาะเครื่องจักรแก๊สโซลีน เครื่องยนต์ดีเซล และกังหันไอน้ำ เรียกอีกชื่อหนึ่งว่า เครื่องจักรสันดาปภายใน โดยที่การเผาไหม้เชื้อเพลิงเกิดขึ้นภายในเครื่องจักร และได้แรงดันของก๊าซจากการเผาไหม้อัดลูกสูบให้เคลื่อนที่ เกิดเป็นงานทางกลศาสตร์ขึ้น ส่วนแบตเตอรี่จะใช้ปฏิกิริยาทางเคมี สร้างแรงดันทางไฟฟ้า และจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับมอเตอร์ หมุนให้เกิดงานทางกลศาสตร์ขึ้น
[แก้ไข] ปัญหาของเซลเชื้อเพลิง
เซลเชื้อเพลิง ได้รับพลังงานจากการรวมตัวของก๊าซออกซิเจน กับ ไฮโดรเจน ก๊าซออกซิเจนได้มาจากอากาศธรรมดารอบตัวเรา โดยเราจะอัดอากาศเข้าไปในคาโถด ส่วนก๊าซไฮโดรเจนเป็นปัญหาสำคัญสุด
การเก็บกักก๊าซไฮโดรเจน เพื่อนำไปใช้งานในเซลเชื้อเพลิงทำได้ลำบากเอาการ เพื่อจะให้เซลเชื้อเพลิงมีก๊าซไฮโดรเจนป้อนอยู่ตลอดเวลา นักวิจัยได้ผลิตอุปกรณ์ชนิดหนึ่ง เรียกว่า รีฟอร์มเมอร์ (reformer) ซึ่งมีหน้าที่เปลี่ยนสารไฮโดรคาร์บอน หรือ อัลกฮออล์ให้เป็นไฮโดรเจน แต่โชคไม่ดีนัก ที่การออกแบบตัวรีฟอร์มเมอร์ในปัจจุบันยังไม่สมบูรณ์ ขณะใช้งานมีความร้อนเกิดขึ้น และได้ก๊าซอื่นออกมาด้วยนอกจากก๊าซไฮโดรเจน จึงจะต้องมีอุปกรณ์เสริม เพื่อสกัดให้ไฮโดรเจนที่ได้บริสุทธ์ เพราะถ้าเราใช้ไฮโดรเจนที่ไม่บริสุทธ์เป็นเชื้อเพลิงแล้วละก็ ประสิทธิภาพของเซลเชื้อเพลิงจะลดลงมากเลยทีเดียว
สารไฮโดรคาร์บอนที่ใช้ในรีฟอร์มเมอร์ ที่นิยมคือ เมทานอล (Metanol) กับก๊าซโพเพน(ก๊าซหุงต้ม) ซึ่งปัจจุบันตัวเมทานอล ใช้เป็นเชื้อเพลิงเหลว ใส่ในรถแทนน้ำมันเบนซินได้อยู่แล้ว ซึ่งก็มีการวิจัยกันอยู่ และพลังงานที่ได้มีความสะอาด ไม่ก่อให้เกิดมลภาวะ จึงไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนให้เป็นไฮโดรเจน ดังนั้น จึงเป็นปัญหาใหญ่ยิ่งในการพัฒนาเซลเชื้อเพลิง อย่างไรก็ตามข้อดีของเซลเชื้อเพลิงเหนือเมทานอลก็คือ ไม่มีการเผาไหม้เหมือนกับเมทานอล จึงไม่มีทางที่จะก่อให้เกิดมลภาวะได้เลย
[แก้ไข] ประเภทของเซลเชื้อเพลิง
- มีเซลเชื้อเพลิงอยู่หลายประเภทที่ใช้ในการค้าแล้วดังนี้
• เซลเชื้อเพลิงแบบอัลคาไลน์ (Alkaline fuel cell ) ย่อว่า AFC ใช้ในโครงการอวกาศของสหรัฐอเมริกา ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1960 เพราะต้องใช้ก๊าซออกซิเจน กับไฮโดรเจนบริสุทธ์ ราคาจึงสูงมากจึงไม่มีผู้นิยมใช้เท่าไรนัก
• เซลเชื้อเพลิงแบบกรดฟอสฟอริค (Phosphoric-acid fuel cell ) ย่อว่า PAFC เซลพวกนี้ทำงานที่อุณหภูมิสูง จึงต้องใช้เวลาวอร์มอัพ นานพอสมควร
• เซลเชื้อเพลิงแบบโซลิดออกไซด์ (Solid oxide ) ย่อเป็น SOFC ให้กำลังไฟฟ้าได้มาก และสามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงประมาณ 1832 องศาฟาเรนไฮต์ หรือ 1000 องศาเซลเซียส
• เซลเชื้อเพลิงแบบโมลเตน คาร์โบเนต (Molten carbonate) ย่อเป็น MCFC ทำงานที่อุณหภูมิประมาณ 600 องศาเซลเซียส
ขอขอบคุณข้อมูลจาก