ผลของสารเสริมเสถียรภาพต่อสมรรถนะตัวเร่งปฏิกิริยา NiCORE – PtSHELL สำหรับเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็ม

Abstract

ตัวเร่งปฏิกิริยาลักษณะแกนเปลือกเป็นโครงสร้างใหม่ที่นิยมใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงชนิดเยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอน เนื่องจากมีโลหะส่วนแกนที่บางทำให้ลดต้นทุนในการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาและสามารถควบคุมขนาดของตัวเร่งปฏิกิริยาได้ เนื่องจากขนาดผลึกของแกนที่มีขนาดเล็กจะส่งผลให้ขนาดผลึกโลหะส่วนเปลือกมีขนาดเล็กด้วย ในงานวิจัยนี้ศึกษาผลของสารเสริมเสถียรภาพของตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลแกนแพลทินัมเปลือกต่อสมรรถนะในเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็ม โดยเลือกสารเสริมเสถียรภาพทั้งหมด 3 ชนิด ได้แก่ พอลิไวนิลพิร์โรลิโดน เฮกซะเดซิลไตรเมทิลแอมโมเนียมโบรไมด์และโซเดียมโดเดคซิลซัลเฟต เปลี่ยนแปลงสัดส่วนของสารเสริมเสถียรภาพต่อนิกเกิลโดยน้ำหนักเท่ากับ 10:1 15:1 20:1 25:1 พบว่าชนิดและปริมาณของสารเสริมเสถียรภาพส่งผลต่อขนาดผลึก พื้นที่การเกิดปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าของตัวเร่งปฏิกิริยาและสมรรถนะทางเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็ม โดยเมื่อเพิ่มสัดส่วนของสารเสริมเสถียรภาพ ขนาดผลึกของนิกเกิลที่ได้จะลดลงจนถึงค่าหนึ่งที่สารรวมตัวกันทำให้ขนาดผลึกเพิ่มขึ้น การใช้โซเดียมโดเดคซิลซัลเฟตเป็นสารเสริมเสถียรภาพจะให้ขนาดของผลึกเล็กที่สุด ในภาวะที่ตัวเร่งปฏิกิริยามีขนาดผลึกเล็กส่งผลให้สมรรถนะทางเซลล์เชื้อเพลิงมีค่าสูงเมื่อเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีขนาดใหญ่ ทดสอบความทนทานของตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยเทคนิคไซคลิกโวลแทมเมทรี พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้สารเสริมเสถียรภาพทั้ง 3 ชนิด รอบที่ 500 พื้นที่การเกิดปฏิกิริยามีค่าน้อยกว่ารอบที่ 25 แสดงให้เห็นว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่สังเคราะห์ได้มีความทนทานต่ำ นอกจากนั้นพบว่าการคงเหลือของสารเสริมเสถียรภาพในตัวเร่งปฏิกิริยาส่งผลต่อสมรรถนะทางเซลล์เชื้อเพลิงด้วย