ການເຂົ້າໃຈປະສິດທິພາບຂອງເຊລ້ໄຟຟ້າ ແລະ ຕົວຊີ້ວັດຄວາມສາມາດຫຼັກ

ຕົວຊີ້ວັດປະສິດທິພາບຂອງເຊລ້ໄຟຟ້າຫຼັກ (40–60%) ແລະ ຜົນກະທົບໃນໂລກຈິງ

ເຊວໄຟຟູ້ອເຊວທີ່ນຳໃຊ້ໃນການຄ້າສ່ວນຫຼາຍດຳເນີນງານຢູ່ປະມານ 40 ຫາ 60 ເປີເຊັນ ປະສິດທິພາບ, ໂດຍປ່ຽນພະລັງງານເຄມີທີ່ຖືກເກັບໄວ້ຂອງໄຮໂດຣເຈນເປັນພະລັງງານໄຟຟ້າຜ່ານການປະຕິກິລິຍາເອເລັກໂທຣເຄມີ. ລະບົບເຄື່ອງຈັກແບບດັ້ງເດີມມີບັນຫາຈາກຂໍ້ຈຳກັດຂອງວົງຈອນຄານ໊ອດ (Carnot cycle) ທີ່ຈຳກັດປະສິດທິພາບສູງສຸດຂອງມັນ, ໃນຂະນະທີ່ເຊວໄຟຟູ້ອເຊວຫຼີກເວັ້ນບັນຫານີ້ໂດຍບໍ່ເສຍພະລັງງານຄວາມຮ້ອນໃນຂະນະການດຳເນີນງານ. ໃຊ້ຕົວຢ່າງເຊວໄຟຟູ້ອເຊວແບບ solid oxide (SOFCs) ເຊິ່ງເປັນອຸປະກອນຂັ້ນສູງເຫຼົ່ານີ້ສາມາດບັນລຸປະສິດທິພາບສູງເຖິງ 85% ໃນເວລາໃຊ້ງານຮ່ວມກັນກັບການຜະລິດຄວາມຮ້ອນ ແລະ ພະລັງງານໄຟຟ້າ, ຕາມທີ່ໄດ້ກ່າວເຖິງໃນການຄົ້ນຄວ້າທີ່ຜ່ານມາປີກາຍນີ້ໃນວາລະສານ Energy Conversion Research. ຜົນກະທົບຈິງຈາກຕົວເລກເຫຼົ່ານີ້ມີຄວາມໝາຍຫຼາຍສຳລັບຜູ້ດຳເນີນງານທີ່ຕ້ອງການຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ. ການເພີ່ມປະສິດທິພາບພຽງ 10% ສາມາດປະຢັດໄຮໂດຣເຈນໄດ້ປະມານ 1.2 ກິໂລກຣາມຕໍ່ກິໂລແວດ໌ຕໍ່ຊົ່ວໂມງໃນການນຳໃຊ້ງານທີ່ໜັກໜ່ວງ, ເຊິ່ງໝາຍເຖິງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍດ້ານເຊື້ອໄຟທີ່ຕ່ຳລົງ ແລະ ຜົນກະທົບຕໍ່ສິ່ງແວດລ້ອມທີ່ຫຼຸດລົງໃນໄລຍະຍາວ.

ການຕີຄວາມໝາຍເສັ້ນໂຄງການຂອງເຊວໄຟຟູ້ອເຊວພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂການດຳເນີນງານທີ່ແຕກຕ່າງກັນ

ເສັ້ນໂພລາໄຣເຊຊັນພື້ນຖານສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເກີດຫຍັງຂຶ້ນເມື່ອຄວາມຕໍ່າງ» ພອບຫຼຸດລົງໃນຂະນະທີ່ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງກະແສໄຟຟ້າເພີ່ມຂຶ້ນ ເນື່ອງຈາກສາເຫດຫຼັກສາມປັດໃຈ: ການສູນເສຍຈາກການເຮັດວຽກ, ຄວາມຕ້ານທານໂອຮມິກ, ແລະ ຜົນກະທົບຈາກຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ. ໃຊ້ເຊລໍ້າເຊື້ອໄຟຟ້າ PEM ໃນລະດັບປະມານ 0.6 A ຕໍ່ຕາລາງເຊັນຕີແມັດເປັນຕົວຢ່າງ, ມັນອາດຈະສູນເສຍໄຟຟ້າໄດ້ປະມານ 30% ຂອງຄ່າທີ່ເຮົາຄາດຫວັງໄວ້ທາງທິດສະດີ, ເຊິ່ງຈະເຮັດໃຫ້ປະສິດທິພາບຂອງລະບົບຫຼຸດລົງປະມານ 18%. ສຳລັບວິສະວະກອນທີ່ເຮັດວຽກກ່ຽວກັບລະບົບເຫຼົ່ານີ້, ເສັ້ນໂພລາໄຣເຊຊັນກາຍເປັນເຄື່ອງມືທີ່ສຳຄັນຫຼາຍໃນການຊອກຫາຈຸດທີ່ດີທີ່ສຸດລະຫວ່າງຜົນຜະລິດພະລັງງານທີ່ວັດແທກເປັນວັດຕ໌ຕໍ່ຕາລາງເຊັນຕີແມັດ ແລະ ການຮັກສາລະດັບປະສິດທິພາບໃຫ້ດີ. ສິ່ງນີ້ມີຄວາມໝາຍຫຼາຍໃນລົດໄຟຟ້າ ເນື່ອງຈາກມັນຕ້ອງປະເຊີນກັບຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານທີ່ປ່ຽນແປງຢູ່ສະເໝີ ແລະ ຕ້ອງມີການປັບຕົວແບບທັນທີເພື່ອຮັກສາປະສິດທິພາບໃນຂະນະຂັບຂີ່ໃນສະພາບຕ່າງໆ.

ການວິເຄາະຄວາມຕ່ຳເກີນ ແລະ ການຈຳລອງການສູນເສຍປະສິດທິພາບໃນເຊລໍ້າເຊື້ອໄຟຟ້າ

ຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານເກີນແມ່ນປັດໄຈຫຼັກທີ່ກໍ່ໃຫ້ເກີດການສູນເສຍປະສິດທິພາບໃນເຊວເຊື້ອໄຟຟ້າ. ການສູນເສຍຈາກການເລີ່ມຕົ້ນໂດດເດັ່ນໃນກ້ອງໄຟຕ່ຳ, ການສູນເສຍຈາກຄວາມຕ້ານທານເພີ່ມຂຶ້ນຕາມສັດສ່ວນເສັ້ນຊື່ກັບກ້ອງໄຟ, ແລະ ການສູນເສຍຈາກຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນເກີດຂຶ້ນໃນສະພາບການໃຊ້ງານໜັກຍ້ອນການຂາດແຄນວັດຖຸດິບ. ລະບົບຮູບແບບຂັ້ນສູງຊ່ວຍໃນການວັດແທກຜົນກະທົບເຫຼົ່ານີ້:

• ການເລີ່ມຕົ້ນ : ຕົກລົງ 150–300 mV (ການສູນເສຍປະສິດທິພາບ 20–40%)
• ຄວາມຕ້ານທານ : ຕົກລົງ 50–120 mV (ການສູນເສຍ 7–16%)
• ຄວາມເຂັ້ມແຂງ : ສູງສຸດເຖິງ 200 mV ຕົກລົງ (ການສູນເສຍ 27%)

ການເຂົ້າໃຈອົງປະກອບເຫຼົ່ານີ້ຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດວິເຄາະ ແລະ ພັດທະນາການອອກແບບໃຫ້ດີຂຶ້ນຢ່າງແນ່ນອນໃນທຸກຮູບແບບຂອງເຊວເຊື້ອໄຟຟ້າ.

ພາລາມິເຕີ້ທີ່ສຳຄັນທີ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຜົນຜະລິດພະລັງງານ ແລະ ປະສິດທິພາບຂອງເຊວເຊື້ອໄຟຟ້າ

ຕัวແປສີ່ຢ່າງທີ່ຄິດເປັນ 92% ຂອງຄວາມແປປວນດ້ານປະສິດທິພາບ:

1. ອຸນຫະພູມ : SOFCs ໄດ້ຮັບປະສິດທິພາບເພີ່ມຂຶ້ນປະມານ 0.5% ຕໍ່ການເພີ່ມຂຶ້ນ 10°C ໃນຂອບເຂດ 600–900°C
2. ຄວາມດັນ : ການເພີ່ມຄວາມດັນທີ່ຂັ້ວລົບເປັນສອງເທົ່າຈະເພີ່ມຜົນຜະລິດຂອງ PEMFC ໂດຍ 16%
3. ອຸ້ມພື້ນ : ຄວາມນຳໄຟຟ້າຂອງຊັ້ນເຍື່ອຫຼຸດລົງ 35% ເມື່ອຄວາມຊື້ນສຳພັດຕົກຕ່ຳກວ່າ 80%
4. ການໂຫຼດຕົວເລັ່ງ : ການຫຼຸດລະດັບພຳລາຕິນຈາກ 0.4 mg/cm² ເປັນ 0.1 mg/cm² ຈະຊ່ວຍປະຢັດຄ່າໃຊ້ຈ່າຍວັດສະດຸໄດ້ 60%, ແຕ່ຈະເພີ່ມການສູນເສຍຈາກການເລີ່ມຕົ້ນ 22%

ນັກອອກແບບລະບົບມັກໃຊ້ການວິເຄາະຄວາມໄວຕໍ່ການຕອບສະໜອງເພື່ອເຮັດໃຫ້ປະສິດທິພາບມີຄວາມສຳຄັນກ່ວາພະລັງງານສູງສຸດໃນການຕິດຕັ້ງຖາວອນ, ເຊິ່ງປະສິດທິພາບໃນໄລຍະຍາວມີຄວາມສຳຄັນກ່ວາຄວາມຕ້ອງການການຕອບສະໜອງຊົ່ວຄາວ

ການປຽບທຽບປະເພດເຊື້ອໄຟຟ້າແລະປະສິດທິພາບຂອງລະບົບ

ການປຽບທຽບປະສິດທິພາບຂອງເທັກໂນໂລຢີ PEMFC, SOFC, ແລະ MCFC

ປະສິດທິພາບຂອງເຊລ້ໄຟຟ້າຂຶ້ນກັບປະເພດທີ່ພວກເຮົາກໍາລັງເວົ້າເຖິງ. PEMFCs, ຫຼື ເຊລ້ແລກປ່ຽນໂປຣຕົງແບບເມມບຣັນ, ມັກຈະມີປະສິດທິພາບດ້ານໄຟຟ້າຢູ່ທີ່ປະມານ 40 ຫາ 60 ເປີເຊັນ. ເຊລ້ປະເພດນີ້ສ່ວນຫຼາຍມັກພົບໃນລົດ ແລະ ອຸປະກອນຂະໜາດນ້ອຍທີ່ຄົນພກພາໄປໄດ້. ສ່ວນ SOFCs ຫຼື ເຊລ້ໄຟຟ້າແບບອົກໄຊດ໌ແຂງ, ກໍມີປະສິດທິພາບດີໃນລະດັບປະມານ 45 ຫາ 65 ເປີເຊັນ ແຕ່ໃຊ້ໄດ້ດີໃນການຕິດຕັ້ງຖາວອນເທົ່ານັ້ນ ເຊັ່ນ: ໂຮງງານຜະລິດໄຟຟ້າ. MCFCs, ຫຼື ເຊລ້ໄຟຟ້າແບບຄາໂບເນດແຫຼວ, ມີປະສິດທິພາບດ້ານໄຟຟ້າໃນລະດັບ 50 ຫາ 60 ເປີເຊັນ. ສິ່ງທີ່ເຮັດໃຫ້ມັນແຕກຕ່າງຄືເວລາມັນເຮັດວຽກໃນໂໝດຜະສົມຄວາມຮ້ອນ ແລະ ພະລັງງານ, ປະສິດທິພາບລວມຈະສູງກວ່າ 85 ເປີເຊັນ ເນື່ອງຈາກສະພາບການເຮັດວຽກທີ່ຮ້ອນຈັດໃນຂອງມັນ ຢູ່ລະຫວ່າງ 600 ຫາ 700 ອົງສາເຊີເຊຍ. ສໍາລັບຜູ້ທີ່ຕ້ອງການປຽບທຽບເຕັກໂນໂລຊີເຫຼົ່ານີ້ແບບຄຽງຄູ່ກັນ, ກະລຸນາເບິ່ງຕາຕະລາງຕໍ່ໄປນີ້ເພື່ອຂໍ້ມູນສະເພາະ ແລະ ຕົວຊີ້ວັດການປະຕິບັດງານທັງໝົດ.

SOFCs ສະແດງໃຫ້ເຫັນປະສິດທິພາບທີ່ດີກວ່າໃນການດໍາເນີນງານຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ ເນື່ອງຈາກມັນສາມາດປ່ຽນຮູບແບບເຊື້ອໄຟ hydrocarbon ເຊັ່ນ: ທໍາມະຊາດໄດ້ພາຍໃນ, ດັ່ງທີ່ໄດ້ກ່າວເຖິງໃນລາຍງານປະສິດທິພາບເຊື້ອໄຟເຊວ 2024.

ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງເຍື່ອຫຼິ້ນ ແລະ ຄວາມນໍາໄຟຟ້າໄອອອນຕາມປະເພດເຊວໄຟຟ້າ

ວິທີທີ່ໄອອອນເຄື່ອນຍ້າຍມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງລະບົບ. ພິຈາລະນາ PEMFCs ຕົວຢ່າງ ເຊິ່ງເຊື້ອໄຟຟ້າເຊື້ອໄຟເຫຼົ່ານີ້ຂຶ້ນກັບເຍື່ອພອລີເມີ້ທີ່ຊຸ່ມເພື່ອນຳສົ່ງໂປຣຕອນ, ສະນັ້ນການຮັກສາໃຫ້ຊຸ່ມພຽງພໍຈຶ່ງເປັນສິ່ງສຳຄັນຫຼາຍ. ຖ້າຄວາມຊື້ນຕົກຕ່ຳກວ່າ 30%, ປະສິດທິພາບຈະຫຼຸດລົງຫຼາຍກວ່າ 20%. ດຽວນີ້ມາເບິ່ງ SOFCs ແທນ, ພວກມັນເຮັດວຽກກັບວັດສະດຸທີ່ເອີ້ນວ່າ ໄຢຕ້ອເສຖີລີໄຊດ໌ຊີເຣໂຄນິເຢ (yttria stabilized zirconia) ເປັນວັດສະດຸໄອເລັກໂທລີດ. ເຊິ່ງຖືກອອກແບບມາເພື່ອການຂົນສົ່ງໄອອອນອົກຊີເຈນໃນອຸນຫະພູມສູງກວ່າ, ສະນັ້ນຈຶ່ງບໍ່ຈຳເປັນຕ້ອງກັງວົນກ່ຽວກັບການຈັດການນ້ຳອີກຕໍ່ໄປ. ແຕ່ຂໍ້ເສຍ? ພວກມັນໃຊ້ເວລາດົນຫຼາຍກ່ວາກ່ອນຈະອົບອຸ່ນພໍທີ່ຈະເຮັດວຽກໄດ້. MCFCs ໃຊ້ວິທີອີກແບບໜຶ່ງໂດຍໃຊ້ເກືອເຄັກໂບເນດທີ່ລະລາຍເພື່ອຂົນສົ່ງໄອອອນເຄັກໂບເນດ. ລະບົບນີ້ອະນຸຍາດໃຫ້ພວກມັນປັບປຸງມີເທນພາຍໃນໂດຍບໍ່ຈຳເປັນຕ້ອງຜ່ານຂະບວນການພາຍນອກກ່ອນ. ແລະຍັງມີຂໍ້ດີເພີ່ມເຕີມ, ພວກມັນສາມາດນຳໃຊ້ເຊື້ອໄຟໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນ 15 ຫາ 20 ເປີເຊັນ ສົມທຽບກັບທາງເລືອກທີ່ມີອຸນຫະພູມຕ່ຳກວ່າ.

ການວິເຄາະປະສິດທິພາບຂັ້ນລະບົບຂອງລະບົບເຊື້ອໄຟເຊວ (FCS)

ປະສິດທິພາບຂອງລະບົບທັງໝົດຂຶ້ນກັບອຸປະກອນຊ່ວຍຕ່າງໆ:

• ໂຮງງານຜະລິດເຊື້ອໄຟເຊວປ່ຽນແປງກາຊທຳມະຊາດເປັນໄຮໂດຣເຈນດ້ວຍປະສິດທິພາບ 85–92%
• ການຈັດການຄວາມຮ້ອນຂັ້ນສູງຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນພະລັງງານສູນເສຍລົງ 8–12%
• ອຸປະກອນໄຟຟ້າທີ່ໃຊ້ຊິລິໂຄນ-ຄາບີດໄດ້ປະສິດທິພາບການປ່ຽນຈາກ DC/AC ສູງເຖິງ 97%

ເມື່ອນຳມາປະສົມກັບການກູ້ຄືນພະລັງງານຄວາມຮ້ອນ, ລະບົບ SOFC ສາມາດບັນລຸປະສິດທິພາບພະລັງງານລວມໄດ້ 75–80%, ຊຶ່ງດີກວ່າລະບົບ PEMFC ທີ່ເຮັດວຽກດ້ວຍຕົນເອງ (55–60%) ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ດັ່ງທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນໃນການສຶກສາຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງເຄືອຂ່າຍຂະໜາດໃຫຍ່. ເຖິງແມ່ນວ່າຄ່າໃຊ້ຈ່າຍດ້ານທຶນຈະສູງກວ່າ ($3,100–$4,500/kW ຽງກັບ $1,800–$2,400/kW ສຳລັບ PEMFC), ແຕ່ກໍເຮັດໃຫ້ SOFC ເໝາະສຳລັບການຜະລິດພະລັງງານຖາວອນ

ວັດສະດຸຂັ້ນສູງເພື່ອຍົກສູງປະສິດທິພາບຂອງເຊວໄຟຟ້າ

ບົດບາດຂອງຕົວເລັ່ງ (ພຼາຕິນັມ, ນາໂນເລັ່ງ) ໃນການຍົກສູງປະສິດທິພາບຂອງເຊວໄຟຟ້າ

ຕົ້ນທຶນຂອງຕົວເລັ່ງໃຫ້ເກີດປະຕິກິລິຍາຄອບຄຸມປະມານ 35 ຫາ 45 ເປີເຊັນ ຂອງສິ່ງທີ່ຕ້ອງໃຊ້ເພື່ອສ້າງລະບົບເຫຼົ່ານີ້, ແລະ ພວກມັນເຮັດໜ້າທີ່ຄວບຄຸມຄວາມໄວຂອງປະຕິກິລິຍາ. ໂພລາຕິນັມ ຍັງຄົງເປັນຊັ້ນນໍາໃນດ້ານເຕັກໂນໂລຢີ PEMFC, ທີ່ຜະລິດຄວາມແໜ້ນຂອງກະແສໄຟຟ້າໃນລະດັບປະມານ 5 ຫາ 7 mA ຕໍ່ຕາລາງເຊັນຕີແມັດ ຕາມລາຍງານຂອງ DOE ຈາກປີກາຍ. ແຕ່ປັດຈຸບັນນີ້ ມີບາງສິ່ງທີ່ຫນ້າຕື່ນເຕັ້ນກ່ຽວກັບຕົວເລັ່ງໃຫ້ເກີດປະຕິກິລິຍາແບບ nano. ວັດສະດຸໃໝ່ເຫຼົ່ານີ້ຊ່ວຍໃຫ້ຜູ້ຜະລິດສາມາດຫຼຸດການໃຊ້ໂພລາຕິນັມລົງໄດ້ເກືອບສອງສ່ວນສາມ ໂດຍບໍ່ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຕໍ່ຂະບວນການແ rốiປ່ຽນໂປຣຕົງ. ການສຶກສາບາງຢ່າງໃນໄລຍະທີ່ຜ່ານມາພົບວ່າ ການປະສົມໄຣເດີອຸມ ກັບ graphene ສາມາດເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງປະຕິກິລິຍາການຫຼຸດລົງຂອງອົກຊີເຈນໄດ້ປະມານຫ້າສ່ວນຫນຶ່ງ ເມື່ອທຽບກັບໂພລາຕິນັມທຳມະດາ. ການພັດທານີ້ອາດຈະຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການຜະລິດ ແລະ ຍັງຊ່ວຍໃຫ້ຖ່ານໄຟຟ້າມີອາຍຸຍືນຂຶ້ນອີກດ້ວຍ.

ການປະດິດສ້າງໃໝ່ໃນການອອກແບບຂັ້ວໄຟຟ້າ ແລະ ອິເລັກໂທລີໄທ ເພື່ອໃຫ້ມີການນຳໄຟຟ້າໄອອອນໄດ້ດີຂຶ້ນ

ການອອກແບບຂັ້ວໄຟຫຼາຍຊັ້ນໃໝ່ ກໍາລັງບັນລຸລະດັບການນຳໄຟຟ້າຂອງໄອອອນທີ່ສົມບູນແບບລະຫວ່າງ 0.15 ຫາ 0.22 S/cm ໃນເວລາທີ່ເຮັດວຽກຢູ່ປະມານ 80 ອົງສາເຊີເຊຍສ໌, ເຊິ່ງສະແດງເຖິງການເພີ່ມຂຶ້ນປະມານ 40 ເປີເຊັນ ສົມທຽບກັບສິ່ງທີ່ພວກເຮົາເຫັນໃນໂຄງສ້າງຂັ້ວໄຟແບບດັ້ງເດີມ. ໃນກໍລະນີຂອງເຍື່ອປະສົມທີ່ຜະລິດຈາກໂພລີເອທີ (sulfonated polyether ether ketone), ທີ່ຮູ້ຈັກກັນດີໃນຊື່ SPEEK, ພວກມັນກໍສະແດງຜົນໄດ້ຮັບທີ່ດີເດັ່ນ. ວັດສະດຸເຫຼົ່ານີ້ຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການຂ້າມຂອງໄຮໂດຣເຈນລົງໄດ້ເຖິງ 85 ເປີເຊັນ ໃນຂະນະທີ່ຍັງຮັກສາຄວາມໜາຂອງມັນໄວ້ທີ່ປະມານ 90 ໄມໂຄຣແມັດ. ທີມງານຂອງກະຊວງພະລັງງານຂອງສະຫະລັດອາເມລິກາ ພົບວ່າການນຳໃຊ້ການປັບປຸງແບບນີ້ສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍທາງໄຟຟ້າ (ohmic losses) ໄດ້ປະມານ 300 ມິນລິໂວນ (millivolts) ຢູ່ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງກະແສໄຟຟ້າທີ່ 1.5 ອັມ (amps) ຕໍ່ຕາລາງເຊັນຕີແມັດ. ການຫຼຸດຜ່ອນແບບນີ້ມີຜົນກະທົບຢ່າງແທ້ຈິງຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງລະບົບເຫຼົ່ານີ້ໂດຍລວມ.

ການດຸນດ່ຽງລະຫວ່າງຕົ້ນທຶນ ແລະ ປະສິດທິພາບ: ການແລກປ່ຽນຂອງຕົວເລັ່ງທີ່ມີຄ່າ

ເຄື່ອງກະຕຸ້ນຮູບແບບປະສົມທີ່ປະສານ nanoparticle ທອງດຳກັບໂຄງຮ່າງເຫຼັກ-ໄນໂຕຣເຈນ-ກາກບອນ ຊ່ວຍຫຼຸດຕົ້ນທຶນວັດສະດຸລົງ 58% ໃນຂະນະທີ່ຍັງຮັກສາປະສິດທິພາບ 91% ຂອງຂັ້ນຕອນພື້ນຖານ ແລະ ຍືດອາຍຸການໃຊ້ງານໄດ້ຫຼາຍກວ່າ 12,000 ຊົ່ວໂມງ ໃນສະພາບການໃຊ້ງານອຸດສາຫະກໍາ ໂດຍອີງຕາມການທົດສອບວັດສະດຸໃນປີ 2024

ການປັບເງື່ອນໄຂການດຳເນີນງານເພື່ອໃຫ້ໄດ້ປະສິດທິພາບສູງສຸດຂອງເຊື້ອໄຟຟ້າ

ຜົນກະທົບຂອງອຸນຫະພູມ ແລະ ຄວາມດັນຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງເຊື້ອໄຟຟ້າ

ການໄດ້ຮັບຄວາມສົມດຸນທີ່ເໝາະສົມລະຫວ່າງຄວາມຮ້ອນ ແລະ ຄວາມດັນ ມີຄວາມແຕກຕ່າງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນການເຮັດວຽກຂອງລະບົບເຫຼົ່ານີ້. ສຳລັບ PEMFC ໂດຍສະເພາະ, ການຮັກສາອຸນຫະພູມປະມານ 60 ຫາ 80 ອົງສາເຊວໄຊອະນຸຍາດໃຫ້ໂປຣຕົງເຄື່ອນທີ່ໄດ້ດີຂຶ້ນຜ່ານລະບົບ ໃນຂະນະດຽວກັນກໍປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ເຍື່ອຫຸ້ມແຫ້ງ. ເຖິງຢ່າງໃດກໍຕາມ ເມື່ອອຸນຫະພູມເກີນ 90 ອົງສາ ພວກເຮົາຈະເລີ່ມເຫັນບັນຫາ. ຄວາມຊຸ່ມຊື່ນຫຼຸດລົງປະມານ 30 ຫາ 40 ເປີເຊັນໃນອຸນຫະພູມທີ່ສູງຂຶ້ນນີ້ ໝາຍຄວາມວ່າ ອິໂອນຈະມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການເຄື່ອນທີ່. ໃນດ້ານຄວາມດັນ, ການເພີ່ມຄວາມດັນແອໂນດເຖິງປະມານ 2 ຫາ 3 ບານັ້ນ ຈະຊ່ວຍໃຫ້ອົກຊີເຈນໄປເຖິງຈຸດໝາຍປາຍທາງໄດ້ໄວຂຶ້ນ ແລະ ເຮັດໃຫ້ພະລັງງານເພີ່ມຂຶ້ນປະມານ 15 ຫາ 20 ເປີເຊັນ. ການຄົ້ນຄວ້າບາງຢ່າງທີ່ຖືກຕີພິມເມື່ອປີກາຍນີ້ ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນສິ່ງທີ່ໜ້າສົນໃຈ. ນັກຄົ້ນຄວ້າພົບວ່າ ເມື່ອພວກເຂົາປະສົມການຄຸ້ມຄອງອຸນຫະພູມທີ່ດີເຂົ້າກັບຄວາມດັນເພີ່ມເຕີມທີ່ເໝາະສົມ, ການສູນເສຍໄຟຟ້າກໍຫຼຸດລົງເກືອບໜຶ່ງໃນສີ່ສ່ວນໃນການນຳໃຊ້ກັບລົດ ຕາມທີ່ໄດ້ລາຍງານໃນວາລະສານ Applied Energy ປີ 2024.

ຄວາມດັນແບບ Cathodic ແລະ ອັດຕາການໄຫຼຂອງອາກາດ (μL/min) ທີ່ເໝາະສົມສຳລັບປະສິດທິພາບສູງສຸດ

ໃນກໍລະນີຂອງ cathode ຂອງ PEMFC, ການຕັ້ງອັດຕາການໄຫຼຂອງອາກາດໃນລະຫວ່າງ 550 ຫາ 650 microliters ຕໍ່ນາທີ ທີ່ຄວາມດັນປະມານ 2.1 bar ຈະຊ່ວຍໃຫ້ມີຄວາມສົມດຸນທີ່ດີລະຫວ່າງການໄດ້ຮັບອົກຊີເຈນຢ່າງພຽງພໍ ແລະ ບໍ່ສູນເສຍພະລັງງານໃນການອັດອາກາດ. ຄວາມຈິງກໍຄື ເຄື່ອງອັດອາກາດກິນພະລັງງານໄປປະມານ 8% ຫາ 12% ຂອງພະລັງງານທັງໝົດໃນລະບົບເຫຼົ່ານີ້. ຖ້າຜູ້ດຳເນີນງານເພີ່ມອັດຕາການໄຫຼຂອງອາກາດເກີນ 750 microliters ຕໍ່ນາທີ, ພວກເຂົາຈະເລີ່ມເຫັນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍດ້ານພະລັງງານເພີ່ມຂຶ້ນໂດຍບໍ່ມີຜົນປະໂຫຍດທີ່ແທ້ຈິງໃນດ້ານການປັບປຸງປະສິດທິພາບ. ແຕ່ສິ່ງທີ່ນັກຄົ້ນຄວ້າພົບເຫັນກໍຄື ເມື່ອຊ່າງເຕັກນິກປັບຄ່າຄວາມດັນ ແລະ ການໄຫຼຂອງອາກາດພ້ອມກັນ, ວິທີການນີ້ຈະເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງລະບົບໂດຍລວມຂຶ້ນເກືອບ 4 ຈຸດເປີເຊັນ ສຳລັບການປັບແຕ່ລະພາລາມິເຕີແຍກຕ່າງຫາກ. ການສຶກສາທີ່ຖືກຕີພິມເມື່ອປີກາຍນີ້ໃນ ScienceDirect ຢັ້ງຢືນຜົນການຄົ້ນພົບເຫຼົ່ານີ້ ແລະ ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງເຫດຜົນທີ່ການປັບແຕ່ງຮ່ວມກັນຈຶ່ງມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍສຳລັບການດຳເນີນງານຂອງເຊື້ອໄຟຟ້າ.

ການຄຸ້ມຄອງຄວາມຊື້ນແລະການສະໜອງເຊື້ອໄຟຟ້າໃນໂລຫະປະສົມ PEM

ການຄວບຄຸມຄວາມຊື້ນຢ່າງແນ່ນອນແມ່ນສຳຄັນ: ຖ້າຕ່ຳກວ່າ 40% RH, ຄວາມນຳໄຟຟ້າຂອງໂປຣຕົງຈະຫຼຸດລົງຢ່າງຮຸນແຮງ, ໃນຂະນະທີ່ຖ້າສູງກວ່າ 85% RH, ຈະເກີດນ້ຳຖ້ວມໃນຊັ້ນການແຜ່ກາຍຂອງອາຍ. ການເພີ່ມຄວາມຊື້ນອັດຕະໂນມັດ ແລະ ການຕິດຕາມສານປະຕິກິລິຍາແບບເວລາຈິງ ສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການເສື່ອມສະພາບຂອງປະສິດທິພາບລົງ 42% ໃນໄລຍະ 5,000 ຊົ່ວໂມງຂອງການດຳເນີນງານ.

ຍຸດທະສາດການຄວບຄຸມ ແລະ ການເພີ່ມປະສິດທິພາບແບບເວລາຈິງ ສຳລັບຜົນຜະລິດພະລັງງານຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ

ວິທີການຕິດຕາມຈຸດພະລັງງານສູງສຸດ (MPPT) ໃນລະບົບເຊື້ອໄຟຟ້າ

ອັລກະລິດທຶມການຕິດຕາມຈຸດພະລັງງານສູງສຸດ ຫຼື MPPT ດຳເນີນການໂດຍການປັບການໃຊ້ໄຟຟ້າຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຮັບພະລັງງານສູງສຸດ ເຖິງແມ່ນວ່າສະພາບແວດລ້ອມຈະມີການປ່ຽນແປງ. ວິທີການແບບດັ້ງເດີມທີ່ເອີ້ນວ່າ ການລົບລ້າງ ແລະ ສັງເກດ ນັ້ນເຮັດໄດ້ດີໃນລະດັບໜຶ່ງ, ໂດຍມີປະສິດທິພາບປະມານ 92 ຫາ 94 ເປີເຊັນ ໃນເວລາທີ່ສະພາບການບໍ່ມີການປ່ຽນແປງຢ່າງໄວວາ. ແຕ່ລະບົບໃໝ່ທີ່ນຳໃຊ້ເຄືອຂ່າຍປັນຍາປະດິດສາມາດຮັກສາປະສິດທິພາບໄດ້ຫຼາຍກວ່າ 97% ເຖິງແມ່ນວ່າຈະມີການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານຢ່າງທັນທີ, ຕາມການຄົ້ນຄວ້າທີ່ຖືກຕີພິມເມື່ອປີກາຍນີ້ໃນວາລະສານ Journal of Power Sources. ສິ່ງທີ່ເຮັດໃຫ້ຕົວຄວບຄຸມອັດສະຈັນເຫຼົ່ານີ້ມີຄຸນຄ່າແມ່ນຄວາມສາມາດໃນການຈັດການກັບການເພີ່ມຂຶ້ນ ຫຼື ລົດລົງຂອງໄຟຟ້າທີ່ເກີດຈາກການປ່ຽນແປງຂອງລະດັບຄວາມດັນໄຮໂດຣເຈນ ແລະ ເມື່ອເຍື່ອເລີ່ມແຫ້ງລະຫວ່າງການດຳເນີນງານ.

ອັລກະລິດທຶມການຄວບຄຸມຂັ້ນສູງ ສຳລັບການເພີ່ມປະສິດທິພາບໃນສະພາບການເຄື່ອນໄຫວ

ລະບົບຄວບຄຸມທີ່ທັນສະໄໝປະສົມປະສານການຄວບຄຸມທີ່ອີງໃສ່ແບບຈຳລອງຮ່ວມກັບເຫດຜົນຊີ້ວັດເພື່ອຮັກສາຄວາມມີປະສິດທິພາບ, ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງພະລັງງານ ແລະ ອາຍຸການໃຊ້ງານ. ການສຶກສາປີ 2023 ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການເພີ່ມປະສິດທິພາບ 18% ໃນ PEMFCs ໂດຍການຈັດໃຫ້ອັດຕາການໄຫຼຂອງອາກາດກັບຂໍ້ມູນອຸນຫະພູມຂອງຖັງໃນເວລາຈິງ. ລະບົບອະລະກີທຶມເຫຼົ່ານີ້ປັບປຸງໃຫ້ດີຂຶ້ນພ້ອມກັນ:

• ຄວາມດັນຂອງແຄໂທດ (1.2–2.1 ບາ)
• ຄວາມຊື້ນ (80–95% RH)
• ອັດຕາສ່ວນສະໂຕິກຽມຂອງໄຮໂດຣເຈນ (1.1–1.3 ສ່ວນ)

ວິທີການທີ່ຄົບຖ້ວນນີ້ຮັບປະກັນປະສິດທິພາບທີ່ເຂົ້າເດີ້ນພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂການດຳເນີນງານທີ່ມີການປ່ຽນແປງ.

ການຜະສົມຜະສານການຕິດຕາມແບບເວລາຈິງ ແລະ ລະບົບຄວາມຄິດເຫັນກັບຄືນແບບປັບໂຕ

ຄູ່ດິຈິຕອນສາມາດຕອບສະໜອງຕໍ່ບັນຫາໄດ້ໃນເວລານ້ອຍກວ່າ 5 ມິນລິວິນາທີ ເນື່ອງຈາກເຊັນເຊີ IoT ນ້ອຍໆທີ່ຖືກຜະສົມເຂົ້າໄປໃນລະບົບພ້ອມກັບພະລັງງານຄອມພິວເຕີແບບ edge. ການທົດສອບໃນໂລກຈິງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເມື່ອລະບົບເຫຼົ່ານີ້ມີວົງຈອນຟື້ນຟູອັດສະຈັນ, ພວກມັນຈະຫຼຸດບັນຫາດ້ານການປະຕິບັດງານລົງໄດ້ປະມານ 40% ສຳລັບເຊວນ້ຳມັນເຊື້ອໄຟ solid oxide ທີ່ເຮັດວຽກທີ່ອຸນຫະພູມສູງກວ່າ 700 ອົງສາເຊີເຊຍ. ຜູ້ຄວບຄຸມທີ່ຈັດການທັງໝົດນີ້ກໍ່ບໍ່ໄດ້ຄວບຄຸມພຽງບໍ່ກີ່ປັດໄຈດຽວ, ແຕ່ພວກເຂົາກຳລັງຈັດການພາລາມິເຕີ 12 ຫຼື ຫຼາຍກວ່ານັ້ນໃນເວລາດຽວກັນ. ລະບົບຂັ້ນສູງເຫຼົ່ານີ້ສາມາດຄາດເດົາໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງສູງເຖິງ 94% ວ່າຈະມີຄວາມເຄັ່ງຕຶງເກີດຂຶ້ນໃນເຍື່ອຫຸ້ມຫໍ່ໃນລະດັບໃດ. ແລະນີ້ໝາຍຄວາມວ່າການຜະລິດພະລັງງານຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໂດຍບໍ່ມີບັນຫາດ້ານຄວາມໜ້າເຊື່ອຖືທີ່ເກີດຂຶ້ນກັບລະບົບເກົ່າ.

ຄຳຖາມທີ່ພົບເລື້ອຍ

ຂອບເຂດປະສິດທິພາບປົກກະຕິຂອງເຊວນ້ຳມັນເຊື້ອໄຟການຄ້າແມ່ນເທົ່າໃດ?

ເຊວນ້ຳມັນເຊື້ອໄຟການຄ້າສ່ວນຫຼາຍເຮັດວຽກຢູ່ປະມານ 40 ຫາ 60 ເປີເຊັນປະສິດທິພາບ.

ອຸນຫະພູມມີຜົນກະທົບຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງເຊວນ້ຳມັນເຊື້ອໄຟ solid oxide (SOFC) ແນວໃດ?

SOFCs ໄດ້ຮັບປະສິດທິພາບປະມານ 0.5% ຕໍ່ການເພີ່ມຂຶ້ນ 10°C ໃນຂອງແຖວ 600–900°C.

ຈຸດຄວບຄຸມພະລັງງານສູງສຸດ (MPPT) ໃນລະບົບເຊື້ອໄຟຟ້າ ແມ່ນຫຍັງ?

ອັລກະຈິທຶມ MPPT ປັບການໄຫຼຂອງໄຟຟ້າເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຮັບພະລັງງານສູງສຸດ ເຖິງແມ່ນວ່າເງື່ອນໄຂຈະມີການປ່ຽນແປງ.

ຕົວເລັ່ງໃນເຊວຟີວ ມີບົດບາດແນວໃດ?

ຕົວເລັ່ງ, ເຊັ່ນ: ໂປຼລາຕິນຝີ, ຄວບຄຸມອັດຕາການເກີດປະຕິກິລິຍາ ແລະ ມີສ່ວນຮ່ວມລະຫວ່າງ 35 ຫາ 45 ເປີເຊັນ ຂອງຕົ້ນທຶນການຜະລິດທັງໝົດ.