ออกซิเดชันแบบเลือกเกิดของคาร์บอนมอนอกไซด์ในแก๊สสังเคราะห์บนตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมกับทอง

Abstract

การพัฒนาเซลล์เชื้อเพลิงเพื่อใช้เป็นทางเลือกใหม่ของกระบวนการผลิตพลังงาน ไฟฟ้าสะอาด ได้รับความสนใจมากขึ้น โดยเฉพาะเซลล์เชื้อเพลิงชนิดเยื่อแผ่นแลกเปลี่ยนโปรตอน ที่ใช้แก๊สไฮโรเจนเป็นเชื้อเพลิง เนื่องจากเซลล์เชื้อเพลิงประเภทนี้สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิต่ำ จึงนิยมนำมาใช้เพื่อผลิตพลังงานไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แก๊สไฮโดรเจนที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง ซึ่งได้จากระบวนการรีฟอร์มมิง มักปนเปื้อนด้วยแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ที่ระดับความเข้มข้น 1 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร ซึ่งมีความเป็นพิษต่อเซลล์เชื้อเพลิง ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงเปรียบเทียบศักยภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา ในการเลือกเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ในแก๊สสังเคราะห์ เพื่อให้ได้แก๊สไฮโรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นโลหะผสมระหว่างแพลทินัมกับทองบนตัวรองรับ ซีเรีย ที่เตรียมด้วยวิธีการโซลเจลแบบขั้นตอนเดียวสามารถกำจัดแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ ได้มากที่สุด ในช่วงอุณหภูมิต่ำประมาณ 70 ถึง 90 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการประยุกต์ใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงชนิดเยื่อ แผ่นแลกเปลี่ยนโปรตอน โดยในงานวิจัยนี้ยังพบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยา 1%(1:1) PtAu/CeO[subscript2] มีความว่องไวมากที่สุด โดยให้ค่าร้อยละการเปลี่ยนของแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ และค่าร้อยละการเลือกเกิดกับแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์สูงสุดประมาณ 90 และ 50 ตามลำดับที่อุณหภูมิ 90 องศาเซลเซียส หากมีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำในกระแสป้อน มีผลทำให้ทั้งค่าร้อยละการเปลี่ยนของแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ และร้อยละการเลือกเกิดกับแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ลดลง