การซึมผ่านของออกซิเจนและออกซิเดชันบางส่วนของมีเทนในเครื่องปฏิกรณ์เมมเบรนเพอรอฟสไกต์ BaBi0.05Co0.8Nb0.15O3-d

Abstract

งานวิจัยนี้ได้ศึกษาเปรียบเทียบการสังเคราะห์เพอรอฟสไกต์ BaBi0.05Co0.8Nb0.15O3–d (BBCN) 2 วิธี คือ วิธีปฏิกิริยาสภาวะของแข็ง (Solid state reaction method, SSR) และวิธีการระเหยแห้ง (Solution evaporation method, SE) และเตรียมเมมเบรน BBCN เพื่อนำไปใช้ทดสอบการซึมผ่านของออกซิเจนและทดสอบประสิทธิภาพออกซิเดชันบางส่วนของมีเทน ผลจากการศึกษาพบว่าเมมเบรน BBCN ที่ได้จากการสังเคราะห์ทั้ง 2 วิธีมีโครงสร้างผลึกเป็นแบบลูกบาศก์ โดยเมมเบรน BBCN–SSR แสดงเฟสเดี่ยวที่อุณหภูมิการอบผนึกสูงกว่าเมมเบรน BBCN–SE คือ 1200 องศาเซลเซียส และ 1140 องศาเซลเซียส ตามลำดับ เมมเบรน BBCN–SSR และเมมเบรน BBCN–SE มีความหนาแน่นสัมพัทธ์สูงที่สุดที่อุณหภูมิการอบผนึก 1140 องศาเซลเซียส คือ ร้อยละ 77.24 และ 85.60 ตามลำดับ ดังนั้นจึงได้เลือกเมมเบรนที่มีความหนาแน่นสัมพัทธ์สูงที่สุดไปทดสอบการซึมผ่านของออกซิเจน พบว่าเมมเบรน BBCN–SE มีค่าฟลักซ์การซึมผ่านของออกซิเจนสูงกว่าเมมเบรน BBCN–SSR นอกจากนี้ยังพบการรั่วไหลของไนโตรเจนระหว่างการทดสอบกับเมมเบรน BBCN–SSR จากนั้นทดสอบหาภาวะที่เหมาะสมต่อการซึมผ่านออกซิเจนของเมมเบรน BBCN–SE พบว่าค่าฟลักซ์การซึมผ่านของออกซิเจนมีแนวโน้นเพิ่มขึ้น เมื่อความหนาของเมมเบรนลดลง อุณหภูมิการทดสอบเพิ่มขึ้น อัตราการไหลของฮีเลียมเพิ่มขึ้น และมีการเคลือบผิวเมมเบรนด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา SCF จากการทดสอบประสิทธิภาพออกซิเดชันบางส่วนของมีเทนด้วยเมมเบรน BBCN–SE พบว่าการเคลือบผิวด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา SCF สามารถเพิ่มประสิทธิภาพออกซิเดชันบางส่วนของมีเทนได้มากกว่าเมมเบรนที่ไม่ได้เคลือบตัวเร่งปฏิกิริยา และยังพบว่าเมมเบรน BBCN มีความเสถียรต่อการซึมผ่านของออกซิเจนสูง (ที่อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 80 ชั่วโมง) แต่มีความเสถียรต่อการออกซิเดชันบางส่วนของมีเทนต่ำ (ที่อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 12 ชั่วโมง)