การเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัมโดยการพอกพูนด้วยไฟฟ้าสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็ม

Abstract

ตัวเร่งปฏิกิริยาที่นิยมใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงชนิดพีอีเอ็ม คือ โลหะแพลทินัมซึ่งเป็นโลหะหายากและมีราคาสูง ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นโลหะผสมของแพลทินัมเป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่สามารถลดต้นทุนของตัวเร่งปฏิกิริยา งานวิจัยนี้เป็นการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัมโคบอลต์ด้วยวิธีการพอกพูนด้วยกระแสไฟฟ้าบนผ้าคาร์บอนที่ผ่านการเตรียมพื้นผิว โดยในการทดลองใช้การพอกพูนด้วยกระแสไฟฟ้า 2 แบบคือการพอกพูนด้วยกระแสไฟฟ้าแบบคงที่และแบบเป็นช่วง โดยตัวแปรที่ศึกษาในการพอกพูนด้วยกระแสไฟฟ้าแบบคงที่ คือ ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าและความหนาแน่นประจุไฟฟ้า จากการทดลองพบว่าภาวะที่เหมาะสมคือที่ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า 10 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตรและความหนาแน่นประจุไฟฟ้า 2 คูลอมป์ต่อตารางเซนติเมตร จึงนำภาวะที่ได้ใช้เป็นค่าคงที่ในการศึกษาสมรรถนะของตัวเร่งปฏิกิริยาในการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาแบบให้กระแสไฟฟ้าเป็นช่วงต่อ ซึ่งจากการทดลองพบว่าการพอกพูนแบบให้กระแสไฟฟ้าเป็นช่วงจะให้สมรรถนะของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดีกว่าการพอกพูนด้วยกระแสไฟฟ้าแบบคงที่ โดยภาวะที่เหมาะสมคือที่ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ 200 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร (Duty cycle ร้อยละ 5) ความถี่ 1 เฮิรตซ์ เวลาในการให้และหยุดกระแสไฟฟ้า 0.05 และ 0.95 วินาที โดยอัตราส่วนระหว่างโลหะแพลทินัมและโคบอลต์ที่ได้คือ 88:12 ซึ่งได้ผลดีกว่าขั้วอิเล็กโทรดประกอบเมมเบรนทางการค้าที่อัดเอง และนำภาวะการเตรียมที่เหมาะสมไปหาอัตราส่วนระหว่างอะตอมของโลหะแพลทินัมและโคบอลต์โดยการปรับค่าความเข้มข้นโลหะผสมต่าง ๆ พบว่าที่อัตราส่วนโดยอะตอมของแพลทินัมและโคบอลต์ที่ 82:18 ให้สมรรถนะของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสมคือ ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า 325.13 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตรที่ศักย์ไฟฟ้า 0.6 โวลต์