เซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell) คืออุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงานเคมีของเชื้อเพลิงให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง ผ่าน “ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี” แทนการเผาไหม้
ผลลัพธ์ที่ได้คือกระแสไฟฟ้าที่สะอาด มีของเสียเพียงเล็กน้อย และให้ประสิทธิภาพสูงกว่าเครื่องยนต์ทั่วไป

แต่รู้หรือไม่ว่า “เซลล์เชื้อเพลิงไม่ได้มีเพียงแบบเดียว”?
เพราะลักษณะของอิเล็กโทรไลต์ (สารตัวกลางส่งประจุ) และ “อุณหภูมิการทำงาน” ทำให้แต่ละชนิดมีสมรรถนะต่างกันอย่างสิ้นเชิง
บางแบบเหมาะกับรถยนต์ บางแบบเหมาะกับโรงไฟฟ้า และบางแบบสามารถใช้เชื้อเพลิงที่ไม่ใช่ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ได้ด้วย

กลุ่มนี้ทำงานในอุณหภูมิต่ำกว่า 100°C จุดเด่นคือเริ่มทำงานได้รวดเร็ว ตอบสนองโหลดได้ไว เหมาะกับยานยนต์และระบบไฟสำรอง

นี่คือหัวใจของ “รถยนต์พลังงานไฮโดรเจน”
ใช้เยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอน (Membrane) เป็นตัวกลางส่งประจุ เมื่อไฮโดรเจนเข้าด้านแอโนด จะถูกแยกเป็นโปรตอน (H⁺) และอิเล็กตรอน (e⁻)
โปรตอนเดินทางผ่านเมมเบรนไปยังด้านแคโทด ส่วนอิเล็กตรอนไหลออกสู่วงจรภายนอก ก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้า
ปลายทางทั้งสองรวมกับออกซิเจนแล้วเกิด “น้ำบริสุทธิ์” 

PEM Fuel Cell ต้องใช้ ไฮโดรเจนบริสุทธิ์สูง (≥ 99.97%) ตามมาตรฐาน ISO 14687 / SAE J2719
สิ่งปนเปื้อนเพียงไม่กี่ส่วนในล้านส่วน เช่น CO หรือ H₂S สามารถทำลายตัวเร่งปฏิกิริยา (Platinum – Pt) ได้ทันที
จึงต้องมีระบบ Purifier หรือใช้ “Green Hydrogen” ที่ผ่านการทำความสะอาดขั้นสูง

ของเสียของ PEMFC คือ “น้ำบริสุทธิ์” เท่านั้น
ไม่มีควัน ไม่มี CO₂ หากเชื้อเพลิงเป็นไฮโดรเจนล้วน
 

เป็นเทคโนโลยีรุ่นใหม่ที่พัฒนาต่อยอดจาก PEMFC
แต่เปลี่ยนจากการส่ง “โปรตอน (H⁺)” มาเป็นการส่ง “ไอออนไฮดรอกไซด์ (OH⁻)” ผ่านเมมเบรนชนิดด่าง (Alkaline Membrane)
ข้อดีคือใช้โลหะมีค่าราคาถูกกว่าการใช้แพลตตินัมได้มาก แต่ยังคงต้องใช้ไฮโดรเจนบริสุทธิ์สูง (≈ 99.9%) และหลีกเลี่ยง CO₂

💡 จุดเด่น: ลดต้นทุนแพลตตินัม, ทำงานที่อุณหภูมิต่ำ, ประสิทธิภาพสูง
⚠️ จุดจำกัด: เมมเบรนยังมีอายุการใช้งานสั้นและไวต่อ CO₂
 

ใช้อิเล็กโทรไลต์เป็นสารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH)
ไฮโดรเจนและออกซิเจนทำปฏิกิริยาให้เกิดน้ำและไฟฟ้าเช่นเดียวกับ PEMFC
แต่มีข้อจำกัดคือ CO₂ จะทำให้สารละลายเสื่อม จึงต้องใช้เชื้อเพลิงและอากาศที่ “ปลอดคาร์บอนไดออกไซด์” โดยสิ้นเชิง

💧 ใช้ใน: งานอวกาศ, เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองเฉพาะกิจ
⚙️ ความบริสุทธิ์ H₂: ≥ 99.9% (ปลอด CO₂)

ใช้กรดฟอสฟอริกเป็นอิเล็กโทรไลต์ ทำงานที่อุณหภูมิประมาณ 150–200°C
ทนต่อสิ่งปนเปื้อนในไฮโดรเจนได้ดีกว่า PEM เล็กน้อย แต่ยังต้องใช้ H₂ ที่สะอาดระดับอุตสาหกรรม
เหมาะสำหรับระบบไฟฟ้าร่วมความร้อน (Combined Heat and Power – CHP) ในอาคาร โรงพยาบาล หรือโรงงานที่ต้องการไฟฟ้าและไอน้ำไปพร้อมกัน
ของเสียหลักคือ “น้ำร้อน” ที่สามารถนำกลับมาใช้ได้อีก

เซลล์กลุ่มนี้ทำงานที่ 600–1,000°C จึงสามารถ “แปลงก๊าซคาร์บอนเชิงซ้อนให้เป็นไฮโดรเจนได้เอง” ในระหว่างการทำงาน

ใช้อิเล็กโทรไลต์เซรามิก (เช่น Zirconia) ทำหน้าที่ส่งผ่าน “ไอออนออกไซด์ (O²⁻)”
สามารถใช้ก๊าซธรรมชาติ (CH₄) มีเทน หรือไบโอแก๊สเป็นเชื้อเพลิงได้ เพราะในอุณหภูมิสูงจะเกิดกระบวนการ Reforming แปลงให้เป็น H₂ และ CO ภายในตัวเซลล์

ดังนั้น SOFC สามารถเดินเครื่องได้แม้เชื้อเพลิงไม่บริสุทธิ์ 100%

เมื่อใช้ก๊าซธรรมชาติ (NG) หรือมีเทน จะมีไฮโดรเจนประมาณ 60–70% ที่เกิดขึ้นจากกระบวนการภายใน ส่วนที่เหลือเป็น CO, CO₂, H₂O และก๊าซอื่นๆ
โดยทั่วไปจะปล่อย CO₂ ออกมาเพียงประมาณ 40–60% ของการเผาไหม้ตรง ต่อพลังงานไฟฟ้าที่ได้ 1 หน่วย เพราะประสิทธิภาพไฟฟ้าของ SOFC สูงกว่าเครื่องยนต์ทั่วไปมาก

หากใช้ Green Hydrogen → CO₂ ปลายทาง = 0
แต่หากใช้ NG/CH₄ → มี CO₂ เล็กน้อยตามสัดส่วนคาร์บอนในเชื้อเพลิง
 

ใช้อิเล็กโทรไลต์เป็นเกลือคาร์บอเนตหลอมเหลว (Li₂CO₃ / K₂CO₃)
อุณหภูมิทำงานราว 650°C
สามารถใช้ไฮโดรเจน ก๊าซธรรมชาติ หรือไบโอแก๊สได้โดยตรง
เชื้อเพลิงจะเกิดการเปลี่ยนสภาพภายใน (Internal Reforming) เช่นเดียวกับ SOFC
MCFC จึงเหมาะกับโรงไฟฟ้าขนาดกลาง–ใหญ่ เพราะสามารถให้ไฟฟ้าและความร้อนร่วมกันได้

ปริมาณ CO₂ ที่ปล่อยออกมาขึ้นอยู่กับสัดส่วนคาร์บอนในเชื้อเพลิง แต่โดยเฉลี่ย ต่ำกว่าเครื่องยนต์ก๊าซ 40–50% ต่อหน่วยไฟฟ้า
และสามารถเชื่อมกับระบบดักจับคาร์บอนได้ง่าย เพราะ CO₂ ที่เกิดขึ้น “รวมอยู่ในกระแสเดียว” ไม่กระจายออกหลายจุด

เซลล์เชื้อเพลิงชนิดนี้ใช้ “เชื้อเพลิงเหลว” โดยตรง เช่น เมทานอล โดยไม่จำเป็นต้องผลิตไฮโดรเจนล่วงหน้า
จึงเหมาะกับอุปกรณ์ขนาดเล็ก พกพา หรือสถานีไฟสำรองขนาดย่อม

ใช้ “เมทานอลเหลว” ป้อนเข้าแอโนดโดยตรง ไม่ต้องผลิตไฮโดรเจนล่วงหน้า
ข้อดีคือเก็บและขนส่งเชื้อเพลิงง่าย เหมาะกับอุปกรณ์พกพา ไฟกำลังต่ำ หรือระบบสำรองไฟ
ข้อเสียคือเกิด CO₂ ที่ขั้วแอโนด จากการออกซิไดซ์เมทานอล
จึงไม่ใช่ระบบ Zero Carbon แต่ยังสะอาดกว่าเครื่องยนต์ทั่วไปหลายเท่า

คล้าย DMFC แต่เพิ่มชุด “รีฟอร์มเมทานอล” แยกด้านนอก
เพื่อเปลี่ยนเมทานอลให้กลายเป็นไฮโดรเจนก่อนป้อนเข้าสแต็ก (มักเป็น PEM)
เมื่อผ่านกระบวนการนี้ ไฮโดรเจนที่ได้จะมีความบริสุทธิ์ระดับ 99.9% ขึ้นไป
แต่มี CO₂ ปล่อยออกจากกระบวนการรีฟอร์มประมาณ 10–15% ของมวลเชื้อเพลิงที่ป้อนเข้า
ถึงอย่างนั้นก็ยังปล่อยมลพิษน้อยกว่าการเผาไหม้โดยตรงราว 70–80%

คำตอบคือ “เพราะงานที่ใช้ไม่เหมือนกัน”

• อุณหภูมิต่ำ (PEM, AEM, PAFC) → เหมาะกับรถยนต์ อาคาร ระบบไฟฟ้าใกล้ผู้ใช้ ใช้ไฮโดรเจนบริสุทธิ์สูง
   
• อุณหภูมิสูง (SOFC, MCFC) → เหมาะกับโรงไฟฟ้าขนาดกลาง–ใหญ่ ใช้เชื้อเพลิงผสมได้
   
• แบบใช้ของเหลว (DMFC, RMFC) → เหมาะกับงานที่ต้องการความคล่องตัว เชื้อเพลิงเก็บง่าย
   

ไม่มีเซลล์เชื้อเพลิงใดดีที่สุดในทุกด้าน
แต่ทุกแบบต่างเติมเต็มกัน เพื่อผลักโลกสู่ “พลังงานไฮโดรเจนสะอาด” อย่างแท้จริง
 

• ISO 14687:2019 – Hydrogen fuel quality – Product specification
   
• SAE J2719:2020 – Hydrogen Fuel Quality for Fuel Cell Vehicles
   
• U.S. Department of Energy (DOE) – Types of Fuel Cells
   
• International Energy Agency (IEA) – Hydrogen Tracking Report 2024
   
• Fuel Cell & Hydrogen Energy Association (FCHEA), 2023
   
• Journal of Power Sources, Elsevier (SOFC & MCFC reforming data)