การเคลือบแพลทินัมบนเยื่อแผ่นแลกเปลี่ยนโปรตอน ด้วยการพอกพูนโดยไม่ใช้ไฟฟ้า

Abstract

ศึกษาการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง ด้วยวิธีการเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมบนเยื่อแผ่นแลกเปลี่ยนโปรตอน (Nafion) อาศัยกระบวนการพอกพูนโลหะโดยไม่ใช้ไฟฟ้า (Electroless deposition) มีการปรับปรุงผิวเยื่อแผ่นด้วยการเซนซิไทเซชัน (Sensitization) ด้วยสังกะสีไอออน และการกระตุ้น (Activation) ด้วยพาลลาเดียมไอออน เกิดเป็นชั้นโลหะพาลลาเดียมบนผิวเยื่อแผ่น ทำให้มีการนำไฟฟ้าดีขึ้นและไวต่อการเกิดปฏิกิริยา การพอกพูนแพลทินัม (0.25-1.0 mg/sq.cm.) อาศัยปฏิกิริยาเคมีโดยมีสารละลายไฮดราชีน และโซเดียมเตตระโบโรไฮไดรด์เป็นสารรีดิวซ์ ผลการทดลองพบว่าเมื่อเวลาเพิ่มขึ้น ร้อยละการพอกพูนมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นและเริ่มคงที่ที่เวลา 60 นาที ที่อัตราส่วนการทำปฏิกิริยาระหว่างโลหะไอออนและสารรีดิวซ์เป็น 1:1 โดยการพอกพูนด้านที่ 2 จะมากกว่าด้านที่ 1 แต่เมื่อเพิ่มอัตราส่วนของสารรีดิวซ์อย่างน้อย 1:2 พบว่าร้อยละการพอกพูนระหว่าง 2 ด้านใกล้เคียงกัน จากการวิเคราะห์ด้วยเทคนิค Scanning electron microscopy (SEM) พบว่าแพลทินัมมีการกระจายตัวค่อนข้างสม่ำเสมอ เมื่อนำเยื่อแผ่นที่พอกพูนแพลทินัมไปประกอบเป็นหน่วยเยื่อแผ่นและอิเล็กโทรด (MEA) เพื่อนำไปทดสอบประสิทธิภาพ พบว่าความหนาแน่นกระแสและกำลังไฟฟ้าเพิ่มขึ้นที่ปริมาณแพลทินัมเพิ่มขึ้น แต่ประสิทธิภาพที่ได้ยังต่ำกว่าหน่วยเยื่อแผ่นและอิเล็กโทรดในทางการค้า (Electrochem Co.Ltd.) เมื่อนำไปวิเคราะห์อิมพิแดนซ์ (Impedance spectroscopy) ในช่วงความถี่ 10[superscript -1] - 10[superscript 4] Hz พบว่าหน่วยเยื่อแผ่นและอิเล็กโทรดที่เตรียมขึ้น มีค่าความต้านทานสูงกว่าหน่วยเยื่อแผ่นและอิเล็กโทรดในทางการค้าเช่นกัน