แพลเลเดียมรองรับด้วยวัสดุไฮบริด WO3/C สำหรับเอทานอลอิเล็กโทรออกซิเดชัน

Abstract

การเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของเอทานอลในเซลล์เชื้อเพลิงเอทานอลโดยตรงถือเป็นปัญหาสำคัญในเซลล์เชื้อเพลิงชนิดนี้เนื่องจากการแตกพันธะระหว่างคาร์บอนกับคาร์บอนนั้นทำได้ยากทำให้ปฏิกิริยาออกซิเดชันเกิดแบบไม่สมบูรณ์ ตัวเร่งปฏิกิริยาจึงเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของเอทานอลในงานวิจัยนี้ได้นำทังสเตนออกไซด์คาร์บอนไฮบริดมาใช้เป็นตัวรองรับสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาแพลเลเดียมซึ่งทังสเตนออกไซด์สามารถทำหน้าที่ได้ทั้งเป็นตัวรองรับและทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาร่วมให้กับตัวเร่งปฏิกิริยาแพลเลเดียม ปริมาณทังสเตนออกไซด์ที่ใช้ศึกษาคือร้อยละ 10 ถึง 50 โดยน้ำหนัก โดยเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาแพลเลเดียม (Pd) ร้อยละ 20 โดยน้ำหนักบนตัวรองรับคาร์บอน (C) และทังสเตนออกไซด์คาร์บอนไฮบริด (WO3/C) จากผลการทดลองพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Pd-WO3/C (ปริมาณทังสเตนออกไซด์ร้อยละ 10 ถึง 50 โดยน้ำหนัก) มีพื้นที่ผิวในการเกิดปฏิกิริยาได้มากกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Pd/C เนื่องจากขนาดอนุภาคของแพลเลเดียมที่เล็กและมีการกระจายตัวดีเมื่ออยู่บนตัวรองรับทังสเตนออกไซด์คาร์บอนไฮบริด เมื่อทดสอบกัมมันตภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา Pd/C และ Pd-WO3/C สำหรับปฏิกิริยาออกซิเดชันของเอทานอลด้วยเทคนิคไซคลิกโวลแทมเมทรี (Cyclic Voltammetry, CV) พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Pd-40%WO3/C ให้กัมมันตภาพในการเร่งปฏิกิริยาสูงสุด ให้ค่าความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าเท่ากับ 118.12 มิลลิแอมป์ต่อตารางเซนติเมตร เมื่อทดสอบเสถียรภาพสำหรับปฏิกิริยาออกซิเดชันของเอทานอล พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Pd-40%WO3/C มีเสถียรภาพมากกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Pd/C ซึ่งแสดงถึงการทนต่อความเป็นพิษของสารตัวกลางที่อยู่บนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาโดยผลิตภัณฑ์หลักที่เกิดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของเอทานอล คืออะซีเตต (CH3COO-)