การเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัมโคบอลต์โดยการพอกพูนด้วยไฟฟ้าเป็นช่วงแบบตรงข้ามสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็ม

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัมโคบอลต์ด้วยวิธีการพอกพูนด้วยกระแสไฟฟ้า ซึ่งเป็นวิธีการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีขั้นตอนไม่ซับซ้อน และสามารถควบคุมปริมาณลักษณะสัณฐานของตัวเร่งปฏิกิริยาได้โดยตัวแปรทางไฟฟ้า ในงานวิจัยนี้จะทำการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาโดยใช้การพอกพูนด้วยกระแสไฟฟ้าเป็นช่วงแบบตรงข้าม โดยมีตัวแปรที่ศึกษาในการพอกพูนด้วยกระแสไฟฟ้า คือ ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าคาโทดิกระหว่าง 20 – 200 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร และความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าอาโนดิกระหว่าง 50 –200 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร โดยกำหนดให้ความหนาแน่นประจุไฟฟ้า 2 คูลอมป์ต่อตารางเซนติเมตร และอัตราส่วนระหว่างความหนาแน่นประจุด้านแคโทดต่อความหนาแน่นประจุด้านแอโนด คือ 2:1 จากการทดลองพบว่าการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าคาโทดิกมีผลต่อปริมาณ โครงสร้างและพื้นที่การเกิดปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ได้ โดยตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมที่ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าคาโทดิก 200 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร ให้ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาที่พอกพูนได้มีค่าน้อยที่สุด (ประมาณ0.04 มิลลิกรัมต่อตารางเซนติเมตร) และมีพื้นที่การเกิดปฏิกิริยาสูงสุด(ประมาณ 2200 ตารางเมตรต่อกรัมแพลทินัม) เมื่อทำการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าอาโนดิกเพื่อศึกษาผลที่มีต่อตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัมโคบอลต์พบว่า ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาที่พอกพูน อัตราส่วนระหว่างอะตอมของโลหะทั้งสอง และสมบัติทางเคมีไฟฟ้าของตัวเร่งปฏิกิริยาไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก สำหรับการศึกษากลไกการเกิดปฏิกิริยาและเปรียบเทียบความว่องไวในการเร่งปฏิกิริยารีดักชันของออกซิเจน โดยพิจารณาจากค่าความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าทางจลนพลศาสตร์ พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมที่เตรียมขึ้นมีวิถีทางในการเกิดปฏิกิริยาเป็นแบบ 4 อิเล็กตรอน และตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัมโคบอลต์มีความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยามากกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม