| ขอบเขตการวิจัย : |
1.5 วิธีดำเนินการวิจัย
1.5.1 การเตรียมการดำเนินการ โดยออกแบบระบบ จัดเตรียมสถานที่ เตรียมจัดหาวัสดุอุปกรณ์สำหรับการวิจัยและประดิษฐ์ระบบผลิตแก๊สไฮโดรเจนสำหรับใช้กับรถพลังงานเซลล์เชื้อเพลิงชนิด PEMFC
1.5.2 ดำเนินการวิจัย ดังนี้
สร้างระบบผลิตแก๊สไฮโดรเจนสำหรับรถยนต์ขับเคลื่อนด้วยเซลล์เชื้อเพลิง PEMFC โดยมีส่วนประกอบ ได้แก่
- เครื่องแยกสลายน้ำด้วยไฟฟ้า (Electrolyzer)
- เครื่องอัดแก๊ส (Compressor)
- ระบบถังเก็บไฮโดรเจน
- ระบบเครื่องวัดและบันทึกข้อมูล
- แผงเซลล์สุริยะ และระบบควบคุมกำลังไฟฟ้า
- ระบบหัวจ่ายแก๊สไฮโดรเจน
รายละเอียดส่วนประกอบของระบบผลิตแก๊สไฮโดรเจน มีดังนี้
1.5.2.1 เครื่องแยกสลายน้ำด้วยไฟฟ้า (Electrolyzer)
พิจารณาเลือก Electrolyzer ที่ใช้ Solid Polymer Electrolyte (SPE) เพื่อให้สามารถผลิตแก๊สไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง โดยไม่มีแก๊สออกซิเจนเจอปน เนื่องจากในกรณีที่ผลิต และจ่ายแก๊สไฮโดรเจนให้กับผู้ใช้รถยนต์ที่ใช้ระบบถังเก็บไฮโดรเจนแบบ Metal Hydride ปริมาณออกซิเจนใน
ถังเก็บอาจสะสมเพิ่มขึ้น จนถึงระดับที่สามารถจุดระเบิดได้
การดำเนินการ เป็นการจัดซื้อส่วนประกอบหลักของ Electrolyzer จากต่างประเทศ ได้แก่ Membrane Electrode มาประกอบเอง โดยส่วนประกอบรองจะผลิตในประเทศ เพื่อให้สามารถผลิต Electrolyzer ชนิด SPE ได้ภายในวงเงินงบประมาณของโครงการ รูปแบบของ Electrolyzer จะเป็นชนิดความดันสูง โดยจะใช้ปั๊มป้อนน้ำที่มีความดันสูง และจะผลิตไฮโดรเจนได้ที่ความดันประมาณ 40 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว ป้อนเข้าสู่ Compressor เพื่อเพิ่มความดันต่อไป การใช้ Electrolyzer ชนิดความดันสูง จะทำให้สามารถใช้ Compressor ที่มีเพียง 1-2 Stage เพื่อประหยัดงบประมาณลงทุน และประหยัดจำนวนแผงเซลล์สุริยะที่ต้องใช้
ขนาดของ Electrolyzer คำนวณได้จากหลักการทางไฟฟ้าเคมี ซึ่งในกรณีต้องการผลิตแก๊สไฮโดรเจนปริมาณ 500 ลิตรมาตรฐานต่อชั่วโมง เมื่อคิดความสูญเสียจากความต้านทาน และคิดประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่หาได้ในเชิงพาณิชย์ในปัจจุบัน จะต้องใช้กำลังไฟฟ้าในการแยกสลายน้ำประมาณ 4.2 กิโลวัตต์ เมื่อคิดรวมระบบทำให้แก๊สบริสุทธิ์ ซึ่งจะต้องมีการให้ความร้อนเพื่อคืนสภาพสารดูดความชื้น จะต้องใช้กำลังไฟฟ้าประมาณ 4.6 กิโลวัตต์
1.5.2.2 เครื่องอัดแก๊ส (Compressor)
ในเบื้องต้นพิจารณาว่าน่าจะเลือก Compressor ชนิด Diaphragm เนื่องจากเป็นชนิดที่มีความปลอดภัย และเกิดการรั่วได้ยาก ระบบ Compressor จะต้องเป็นชนิดที่ออกแบบสำหรับใช้งานกับแก๊สไฮโดรเจนได้ โดยจะเลือกใช้ขนาดของ Compressor ที่สามารถอัดแก๊สไฮโดรเจนได้มากกว่ากำลังการผลิต เพื่อ Compressor ไม่จำเป็นต้องทำงานต่อเนื่อง กรณี Compressor อัดเพิ่มความดันแก๊สไฮโดรเจนได้ปริมาณ 1,000 ลิตรมาตรฐานต่อชั่วโมง จะต้องใช้มอเตอร์ขนาดประมาณ ? แรงม้า ซึ่งจะใช้กำลังไฟฟ้าประมาณ 1 กิโลวัตต์
1.5.2.3 ระบบถังเก็บไฮโดรเจน
พิจารณาเลือกใช้ถังเก็บแก๊สมาตรฐาน เช่น ถังเหล็กกล้าขนาด 250 CF (DOT 3AA-2265) ซึ่งแต่ละถังบรรจุแก๊สได้ 6,000 ลิตรมาตรฐาน ที่ความดันใช้งานสูงสุด 2,265 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (จะบรรจุจริงที่ 2,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) โดยจะพิจารณาระบบถังเก็บแก๊สให้สามารถรองรับการผลิตได้ประมาณ 2 วัน จึงต้องใช้ถังเก็บต่อพ่วงกัน จำนวนประมาณ 2 ถัง (500 ลิตรต่อชั่วโมง ? 12 ชั่วโมงต่อวัน ? 2 วัน = 12,000 ลิตรมาตรฐาน) ระบบถังเก็บต้องมีอุปกรณ์ประกอบเช่น วาล์วปรับความดัน เกจวัดความดัน วาล์วนิรภัย ฯลฯ
1.5.2.4 ระบบเครื่องวัดและบันทึกข้อมูล
จะพิจารณาติดตั้งเครื่องวัดและบันทึกข้อมูล เช่น แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า อัตราและปริมาณการไหลของแก๊สไฮโดรเจน ความดันแก๊สไฮโดรเจน รวมถึงเครื่องวัดเพื่อความปลอดภัย เช่น Hydrogen Detector ประมาณว่าระบบเครื่องวัดและบันทึกข้อมูลจะใช้กำลังไฟฟ้าประมาณ 0.2 กิโลวัตต์
1.5.2.5 แผงเซลล์สุริยะ และระบบควบคุมกำลังไฟฟ้า
จะพิจารณาเลือกใช้แผงเซลล์สุริยะที่ผลิตในประเทศ โดยใช้ขนาดประมาณ แผงละประมาณ 200 วัตต์ จำนวนเพียงพอต่อการผลิตกำลังไฟฟ้า 4.6 + 1 + 0.2 = 5.8 กิโลวัตต์ นอกจากนั้นยังต้องมีระบบควบคุมและปรับกำลังไฟฟ้า เช่น Voltage Stabilizer สำหรับ Electrolyzer และ Inverter สำหรับ Compressor เป็นต้น
1.5.2.6 ระบบหัวจ่ายแก๊สไฮโดรเจน
จะพิจารณาเลือกใช้ระบบหัวจ่ายแก๊ส แบบ Quick Connect/Disconnect ที่เป็นมาตรฐาน ออกแบบสำหรับใช้งานกับรถยนต์พลังงานไฮโดรเจนโดยตรง
1.5.3 รวบรวมผลการวิจัย การวิจารณ์ผล และการสรุปผลการวิจัย เพื่อเตรียมจัดทำรายงานขั้นสุดท้าย
1.5.4 เผยแพร่ผลงานวิจัยกับสื่อต่างๆ
1.5.5 จัดทำรายงานฉบับสมบูรณ์
1.5.6 สถานที่ทำการทดลอง
การดำเนินการวิจัยนี้ใช้สถานที่ เครื่องมือและอุปกรณ์พื้นฐานที่ใช้ในงานช่างทั่วไป ของบริษัท คลีนฟูเอล เอ็นเนอร์ยี เอ็นเตอร์ไพร้ส์ จำกัด ซึ่งตั้งอยู่ที่ 212 ซ.งดงาม 4 พหลโยธิน 64 ต.คูคต
อ.ลำลูกกา จ.ปทุมธานี 12130 |
โครงการผลิตไฮโดรเจน (Hydrogen) เพื่อใช้กับรถพลังงานเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell) ชนิด PEMFC