เซลล์เชื้อเพลิง

เซลล์เชื้อเพลิงเป็นอุปกรณ์ที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมี-ไฟฟ้า ระหว่างออกซิเจนกับไฮโดรเจนซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงไปเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยไม่ต้องผ่านการเผาไหม้ โดยคุณสมบัติของเซลล์เชื้อเพลิงจะมีลักษณะคล้ายกับแบตเตอรี่ แต่สามารถจ่ายไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าได้โดยตรง โดยไม่ต้องนำมาอัดประจุใหม่และใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง เซลล์เชื้อเพลิงประกอบด้วยเชื้อเพลิงออกซิเจน อิเล็กโทรไลต์ ขั้วแอโนด และขั้วคาโทด ในการทำงานของเซลล์มีขั้นตอนคือ ไฮโดรเจนจากเชื้อเพลิงจะแตกตัวเป็น ไฮโดรเจนไอออนและอิเล็กตรอนที่ขั้วแอโนด และออกซิเจนจากอากาศ จะจับไฮโดรเจนไอออน ที่ผ่านอิเล็กโทรไลต์มายังแคโทด ทำให้เกิดน้ำ อิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นจะไหลเวียนทำให้เกิดพลังงาน ซึ่งพลังงานจะถูกส่งไปยังเครื่องยนต์ โดยผ่านทางขั้วไฟฟ้าทั้ง 2 ขั้ว และผลที่ได้จากการเปลี่ยนแปลงนี้คือ ความร้อนและน้ำเท่านั้น จึงถือเป็นพลังงานทีเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ไฮโดรเจนเป็นธาตุที่เบาที่สุดและพบได้มากที่สุด เมื่อนำมาใช้ในรูปแบบของพลังงาน ไฮโดรเจนซึ่งไม่มีอะตอมคาร์บอนเลยจึงไม่ปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา หากแต่ไฮโดรเจนนั้นไม่ปรากฏตามธรรมชาติในรูปที่แยกตัวเป็นอิสระจึงจำเป็นต้องนำมาแยกด้วยปฏิกิริยาทางเคมี ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบของน้ำซึ่งเป็นสารประกอบที่อยู่ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดและมีคุณสมบัติสามารถทำปฏิกิริยากับธาตุอื่นๆ ได้ โดยปกติแล้วในอุตสาหกรรมมีการผลิตไฮโดรเจนเป็นปริมาณมากในโลกเพื่อใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับโรงกลั่นน้ำมันและการผลิตแอมโมเนียเพื่อทำเป็นปุ๋ยสำหรับการเกษตรหรือใช้ในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีเพื่อผลิต โพรลิโพพิลีน (Polypropylene) แต่น้อยมากที่ไฮโดรเจนได้ถูกนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงทั้งที่จริงแล้วเป็นเชื้อเพลิงประสิทธิภาพสูง โดยเมื่อเปรียบเทียบค่าพลังงานของไฮโดรเจนกับน้ำมัน พบว่า มีค่าพลังงานมากกว่าประมาณ 3 เท่าตัว และมากกว่าถ่านหินถึง 4 เท่า ในปัจจุบัน รถยนต์ใช้น้ำมันเป็นเชื้อเพลิง ซึ่งประสิทธิภาพในการเผาไหม้ค่อนข้างต่ำมาก เพราะพลังงานความร้อนของเครื่องยนต์ จะสูญเสียไปกับไอเสีย ระบบระบายความร้อน และจะต้องสูญเสียไปกับปั๊มน้ำ พัดลม ประสิทธิภาพรวมได้ประมาณ 20% เท่านั้น นอกจากนั้นยังก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมเพราะทำให้เกิดแก๊สพิษ เช่น แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2), แก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) เป็นต้น