การเตรียมเอ็มอีเอที่ทนคาร์บอนมอนอกไซด์โดยใช้เฮเทอโรพอลิแอซิดเป็นตัวออกซิไดซ์ในเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็ม

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาผลของการเตรียมเอ็มอีเอ 4 รูปแบบได้แก่ 1. เอ็มอีเอมาตรฐานที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมบนคาร์บอนทางการค้า (ร้อยละ 20 โดยน้ำหนัก) ทั้งด้านแอโนดและแคโทด 2. เอ็มอีเอที่ด้านแอโนดเพิ่มชั้นของเฮเทอโรพอลิแอซิดบนคาร์บอนเป็นชั้นกรองคาร์บอนมอนอกไซด์ 3. เอ็มอีเอที่ด้านแอโนดใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมบนคาร์บอนทางการค้าที่ผ่านการดัดแปรด้วยเฮเทอโรพอลิแอซิด และ 4. เอ็มอีเอที่ด้านแอโนดใช้ทั้งตัวเร่งปฏิกิริยาที่ผ่านการดัดแปรด้วยเฮเทอโรพอลิแอซิดและเพิ่มชั้นกรองที่ส่งผลต่อสมรรถนะและความทนคาร์บอนมอนอกไซด์ที่ปนเปื้อนในแก๊สไฮโดรเจน การวิเคราะห์เชิงเคมีไฟฟ้าพบว่าเมื่อใช้ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ เอ็มอีเอที่ด้านแอโนดใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมบนคาร์บอนทางการค้าที่ผ่านการดัดแปรด้วยฟอสโฟทังสติกแอซิดร้อยละ 40 โดยน้ำหนักมีสมรรถนะสูงที่สุด (ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า 369.87 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตรที่ 0.6 โวลต์และปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาเท่ากับ 0.15 มิลลิกรัมแพลทินัมต่อตารางเซนติเมตร) แต่ในภาวะที่ใช้ไฮโดรเจนที่ปนเปื้อนคาร์บอนมอนอกไซด์ 100 พีพีเอ็มพบว่าเอ็มอีเอที่ด้านแอโนดใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมบนคาร์บอนทางการค้าที่ผ่านการดัดแปรด้วยฟอสโฟโมลิบดิกแอซิดร้อยละ 40 โดยน้ำหนักมีความทนคาร์บอนมอนอกไซด์สูงที่สุด (อัตราส่วนระหว่างความหนาแน่นกระแสเมื่อมีต่อไม่มีการปนเปื้อนด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์ 100 ส่วนในล้านส่วน เท่ากับ 0.583 ที่ 0.6 โวลต์) ซึ่งสอดคล้องกับผลจากไซคลิกโวแทมเมทรีคือให้ผลทั้งพื้นที่ในการคายซับคาร์บอนมอนอกไซด์และความต่างศักย์เริ่มต้นในการออกซิไดซ์น้อยที่สุด ดังนั้นการดัดแปรตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมบนคาร์บอนทางการค้าสามารถช่วยออกซิไดซ์คาร์บอนมอนอกไซด์ได้ ส่วนการศึกษาผลของความเข้มข้นฟอสโฟโมลิบดิกแอซิดที่ใช้ดัดแปรตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมทางการค้าพบว่าเมื่อความเข้มข้นของฟอสโฟโมลิบดิกแอซิดเพิ่มขึ้นในช่วงร้อยละ 20-40 โดยน้ำหนัก เซลล์เชื้อเพลิงมีความทนคาร์บอนมอนอกไซด์เพิ่มขึ้นเช่นกัน