ผลของขั้วไฟฟ้าแบบมีตัวเร่งปฏิกิริยาต่อสมรรถนะการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงแบบเยื่อแผ่นแลกเปลี่ยนโปรตอน

Abstract

สมรรถนะการทำงานของขั้วไฟฟ้าในเซลล์เชื้อเพลิงแบบเยื่อแผ่นแลกเปลี่ยนโปรตอนขึ้นกับสมบัติของขั้วไฟฟ้า เช่น ความหนา ความต้านทาน ตัวเร่งปฏิกิริยา วิธีการเตรียมขั้วไฟฟ้า เป็นต้น สมบัติของตัวเร่งปฏิกิริยาจะดีขึ้นเมื่อระยะเวลาในการผ่านแก๊สไฮโดรเจนเพิ่มขึ้น จากการศึกษาภาวะที่เหมาะสมในการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยา คือ ใช้คาร์บอน Gigantic เป็นตัวรองรับและผ่านแก๊สไฮโดรเจนที่ 250 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 4 ชั่วโมงตามด้วย 350 องศาเซลเซียส 1 ชั่วโมง เพื่อความเข้าใจหลักการทำงานของขั้วไฟฟ้าจึงทำการศึกษาสมบัติต่างๆของขั้วไฟฟ้าที่ได้จากการเตรียมขั้วไฟฟ้า 2 วิธี คือ การพิมพ์และการพอกพูนด้วยไฟฟ้า โดยใช้กระดาษคาร์บอนเป็นตัวรองรับ จากการศึกษาพบว่าความหนาของชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาตามเทคนิคพิมพ์เท่ากับ 20 – 80 ไมครอน และความต้านทานของขั้วไฟฟ้า 50 – 250 มิลลิโอมห์ต่อตารางเซนติเมตร ความหนาของขั้วไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเมื่อองค์ประกอบของชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น ในขณะที่การเตรียมการขั้วไฟฟ้าโดยการพอกพูนด้วยไฟฟ้าความหนาของขั้วไฟฟ้าไม่เปลี่ยนแปลง ความต้านทานของขั้วไฟฟ้า 50 – 300 มิลลิโอมห์ต่อตารางเซนติเมตร ส่วนการกระจายตัวของตัวเร่งปฏิกิริยาจัดได้ว่าทั้งสองวิธีมีการกระจายตัวที่ดีและพบว่าประสิทธิภาพการทำงานของขั้วไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณของตัวเร่งปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นและที่ปริมาณของตัวเร่งปฏิกิริยาเท่ากันนั้นสามารถเรียงประสิทธิภาพของขั้วไฟฟ้าจากมากไปน้อยได้ดังนี้ Pt/c > Pt-Ru/C > Pt-Co/C > Pt-Ni/C และพบว่าขั้วไฟฟ้าจากเตรียมด้วยการพอกพูนด้วยไฟฟ้าให้ประสิทธิภาพการทำงานต่ำกว่าขั้วไฟฟ้าที่เตรียมจากการพิมพ์