เมมเบรนไคโตซานเคลือบแพลทินัมสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงชนิดเมทานอลโดยตรง

Abstract

งานวิจัยนี้ได้เคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมแบบไม่ใช้ไฟฟ้าบนเมมเบรนไคโตซาน 4 ชนิด คือ แบบไม่มีการเชื่อมขวาง แบบมีการเชื่อมขวาง แบบโดปของแบบไม่มีการเชื่อมขวาง และแบบโดปของแบบมีการเชื่อมขวาง พบว่า สภาวะการเคลือบที่เหมาะสมเมื่อพิจารณาจากค่าการนำโปรตอนของเมมเบรนในแนวภาคตัดขวาง คือ ที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส นาน 90 นาที ด้วยองค์ประกอบสารละลายเคลือบที่ทำให้เมมเบรนมีค่าการนำโปรตอนสูงสุด ดังนี้ ปริมาณแพลทินัมคลอไรด์, อัตราส่วนโดยมวลของแพลทินัมกับไฮดราซีน, ปริมาณ Na2EDTA และปริมาณสารละลายแอมโมเนีย เท่ากับ 5 กรัมต่อลิตร, 2 : 1.5, 80.2 กรัมต่อลิตร และ 198 มิลลิลิตรต่อลิตร ตามลำดับ หลังการเคลือบเมมเบรนทุกชนิดแสดงสมบัติดังนี้ ค่าการนำโปรตอนสูงกว่าก่อนเคลือบ ยอมให้เมทานอลที่ความเข้มข้นเท่ากับ 2 และ 5 โมลาร์ เท่านั้นแพร่ผ่านเมมเบรนเช่นเดียวกับก่อนเคลือบ โดยมีค่าความเข้มข้นของเพอร์มิเอตเมทานอลอยู่ในช่วง 0.4 - 0.5 โมลาร์ ที่ทั้งสองความเข้มข้นทั้งก่อนและหลังเคลือบ ค่าการซึมผ่านของแก๊สออกซิเจนสูงขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นแต่ต่ำกว่าก่อนเคลือบที่สภาวะอุณหภูมิเดียวกัน เลือกใช้เมมเบรนแบบโดปของแบบมีการเชื่อมขวางที่ให้ค่าการนำโปรตอนสูงสุดเท่ากับ 3.97x10-3±7.99x10-6 ซีเมนส์ต่อเซนติเมตร นำมาเตรียมเป็นหน่วยเมมเบรนและอิเล็กโทรดที่สภาวะการอัดที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส ความดัน 35 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร เป็นเวลา 2 นาที ศึกษาสมรรถนะเซลล์เชื้อเพลิงเดี่ยวที่ความเข้มข้นเมทานอล 2, 5, 10, 15, 20 โมลาร์ และความเข้มข้นสูงสุดที่จำหน่าย (24.8 โมลาร์) พบว่าค่าศักย์ไฟฟ้าวงจรเปิดมีค่าเพิ่มขึ้นจาก 0.437 เป็น 0.513 และ 0.532 โวลท์ เมื่อความเข้มข้นของเมทานอลเพิ่มขึ้นจาก 2 เป็น 5 และ 10 โมลาร์ ตามลำดับ โดยมีค่าความหนาแน่นกำลังสูงสุดที่ความเข้มข้นดังกล่าวเท่ากับ 0.9±3.1x10-3, 1.0±9.5x10-3 และ 1.7±1.2x10-3 มิลลิวัตต์ต่อตารางเซนติเมตร ตามลำดับ