การเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมแพลเลเดียม/คาร์บอนเคลือบบนเมมเบรนสำหรับการรีดิวซ์ออกซิเจนในเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็ม

Abstract

ศึกษาการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมแพลเลเดียม/คาร์บอนเคลือบบ เมมเบรนสำหรับการรีดิวซ์ออกซิเจนในเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็มซึ่งแบ่งการทำงานออกเป็น 2 ส่วน ส่วนแรกเป็นการศึกษาและเปรียบเทียบประสิทธิภาพของการเตรียมเอ็มอีเอ โดยการเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาบนขั้วอิเล็กโทรดด้วยเทคนิคการพ่น และเคลือบบนเมมเบรนด้วยเทคนิคการพ่นและเทคนิคการลอก ผลการทดลองพบว่าทั้งตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมและแพลทินัมแพลเลเดียมจะให้ผลที่สอดคล้องกันคือ การเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาบนเมมเบรนด้วยเทคนิคการลอกจะให้พื้นที่ผิวในการเกิดปฏิกิริยา ค่าความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า และค่าความหนาแน่นกำลังไฟฟ้าสูงกว่าการเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาแบบอื่น ในส่วนที่สองเป็นการศึกษาการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัมแพลเลเดียมสำหรับปฏิกิริยารีดักชันของออกซิเจนในเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็มโดยอาศัยกระบวนการร่วมระหว่างการแพร่ซึมและการล่อผลึก โดยมีตัวแปรที่ศึกษาคือ การปรับปรุงชั้นแพร่แก๊ส ความเข้มข้นของสารรีดิวซ์ อัตราส่วนของแพลทินัมต่อแพลเลเดียม และปริมาณโลหะผสมบนตัวรองรับ จากการศึกษาพบว่าการปรับปรุงชั้นแพร่แก๊สส่งผลให้ประสิทธิภาพของเซลล์สูงขึ้น โดยภาวะที่เหมาะสมสำหรับการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัมแพลเลเดียมบนตัวรองรับคาร์บอนด้วยกระบวนการร่วมของการแพร่ซึมและการล่อผลึกคือ การเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาบนตัวรองรับโดยใช้ความเข้มข้นของสารรีดิวซ์เท่ากับ 0.15 โมลต่อลิตร อัตราส่วนระหว่างแพลทินัมและแพลเลเดียมเท่ากับ 1:1 โดยน้ำหนัก และร้อยละโดยน้ำหนักของโลหะผสมเท่ากับ 40 ซึ่งจะให้ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าเท่ากับ 745 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร ที่ศักย์ไฟฟ้า 0.6 โวลต์ สำหรับเซลล์เชื้อเพลิงที่ใช้แก๊สไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงและใช้แก๊สออกซิเจนเป็นตัวออกซิไดซ์ นอกจากนี้เมื่อนำตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมไปทดสอบกลไกการเกิดปฏิกิริยาพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัมแพลเลเดียมมีวิถีทางในการเกิดปฏิกิริยาแบบ 4 อิเล็กตรอน