แผ่นเซลเชื้อเพลิงที่ยอมให้โปรตอนผ่าน(Proton exchange  membrane  fuel cell ) 

     ภายในแผ่นเซล PEM  นี้ จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีง่ายๆขึ้น  ภาพที่ปรากฎข้างล่างนี้เป็นภาพตัดของแผ่นเซล PEM  ช่วยให้คุณเห็นชิ้นส่วนภายในอย่างละเอียด

    รูปที่ 1  ภาพตัดของเซล  PEM

     ภายในรูปที่  1 แยกส่วนสำคัญของเซล PEM  ออกได้  4 ชิ้น  ดังนี้

• แอโนด (anode)  เป็นขั้วไฟฟ้าที่ให้ประจุลบกับเซลเชื้อเพลิง มีหน้าสำคัญคือ  มันจะส่งผ่านประจุอิเล็กตรอนหรือประจุไฟฟ้าลบ  ออกไปทางขั้วไฟฟ้า  เมื่อต่อสายไฟกับขั้วไฟฟ้า ประจุไฟฟ้าจะไหลออกไปทางนี้  ส่วนไฮโดรเจนที่ถูกดึงอิเล็กตรอนออกไป  จะแสดงประจุบวก เรียกว่า โปรตอน  และถูกแรงดันของก๊าซ  อัดผ่านเซล PEM  ไปยังตัวคะตะลิสต์ (ตัวเร่งปฏิกิริยาเคมี)

• คาโถด (cathode)  เป็นชั้วไฟฟ้าที่รับประจุลบมาจากขั้วแอโนด  มีหน้าที่สำคัญคือ ต่อเข้ากับสายไฟภายนอก รับอิเล็กตรอนเข้ามา รวมเข้ากับอะตอมของออกซิเจนกับไฮโดรเจน ทำปฏิกิริยาภายในคะตะลิสต์  กลายเป็นโมเลกุลของน้ำ

• PEM  คือตัวอิเล็กโตรไลท์  ทำจากวัสดุคล้ายกับแผ่นพลาสติก ที่เราใช้คลุมอาหารภายในห้องครัว เพื่อให้คงความสดอยู่เสมอ  โดยมีหน้าที่สำคัญคือ  ยอมให้ประจุบวกหรือโปรตอนเคลื่อนที่ผ่าน  เท่านั้นและไม่ยอมให้ประจุลบหรืออิเล็กตรอนผ่านไปได้

• คะตะลิสต์ (ตัวเร่งปฏิกิริยา)   มีหน้าที่เร่งการรวมตัวของอะตอมไฮโดรเจนกับออกซิเจน  ให้กลายเป็นน้ำ  ใช้ผงแพตตินั่ม(Platinum)  ทำเป็นฟิลม์บางเคลือบอยู่บนกระดาษคาร์บอนหรือแผ่นผ้า   คะตะลิสต์จึงมีลักษณะเป็นรูพรุนๆ ด้วยคุณลักษณะพิเศษนี้ ก็เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวที่ทำปฏิกิริยาให้มากที่สุด  คะตะลิสต์มีอยู่ทั้งสองด้านของ PEM

รูปที่ 2   ภาพเคลื่อนไหว แสดงการทำงานของเซลเชื้อเพลิง

กดปุ่ม Close  activate   continue  ดูการทำงานอย่างต่อเนื่อง

      ปฏิกิริยาเคมีของเซลเชื้อเพลิง

    ภายในรูปที่ 2  แสดงให้เห็นว่า เมื่อเราอัดก๊าซ ไฮโดรเจน H₂  จำนวน 2 โมเลกุล เข้าไปในด้านของแอโนด  ก๊าซจะถูกดันเข้าไปในคะตะลิสต์  สัมผัสเข้ากับพลาตินั่มที่เป็นตัวคะตะลิสต์  ทำให้โมเลกุลแตกออกเป็น  H⁺ อิออน 4  ตัว  และได้ อิเล็กตรอนจำนวน 4 ตัว   อิเล็กตรอนที่ได้ถูกส่งผ่านออกไปยังขั้วไฟฟ้า ผ่านเข้าไปในสายไฟ  เป็นกระแสไฟฟ้าหมุนให้กับมอเตอร์ หรือให้แสงสว่าง

     ขณะเดียวกันทางด้านขั้วแคโถดของเซลเชื้อเพลิง  แก๊สออกซิเจนจะถูกอัดผ่านเข้าไปในคะตะลิสต์  รวมตัวเข้ากับ  โปรตอน H+  4 ตัว และอิเล็กตรอนอีก  4  ตัว  ซึ่งมาจากสายไฟภายนอก กลายเป็นโมเลกุลของน้ำ (H₂O)  2  โมเลกุล  

     จากการทดลองพบว่า   เซลเดี่ยว  จะให้แรงดันไฟฟ้า  0.7  โวลต์  ซึ่งยังไม่เพียงพอที่จะนำไปใช้งาน  เพื่อจะทำให้แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น เราจะนำเซลมาต่ออนุกรมกัน ประกอบขึ้นเป็นชั้นหลายชั้น ทำให้จ่ายกระแสไฟฟ้าได้มากขึ้น  และยังพบด้วยว่า เซล PEM  ทำงานได้ที่อุณหภูมิ  ห้องหรือที่มีความร้อนสูงได้ ซึ่งหมายความว่า  มันใช้งานได้อย่างสะดวก  แม้จะอยู่ในบริเวณที่อับและมีความร้อน ส่วนการบรรจุในกล่องก็สามารถกระทำได้ง่ายโดยไม่ทำให้การทำงานของเซลเชื้อเพลิงเสียไป