การสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยา NiCo₂S₄ บนชั้นแพร่สำหรับแบตเตอรี่ สังกะสี-อากาศ

Abstract

ในปัจจุบันทั่วโลกมีความต้องการพลังงานซึ่งทำให้มีความต้องการพลังงานทดแทนจากแหล่งต่าง ๆ เช่น แสงอาทิตย์และลมมากขึ้น แต่บางครั้งพลังงานสำหรับแหล่งพลังงานเหล่านั้นไม่น่ามั่นคง ดังนั้นเราต้องการเก็บพลังงานที่ผลิตเพื่อใช้เมื่อต้องการ ดังนั้นการจัดเก็บพลังงานในรูปของแบตเตอรี่จึงมีความสำคัญ ในบรรดาแบตเตอรี่ปฐมภูมิชนิดต่าง ๆ แบตเตอรี่สังกะสี-อากาศที่สามารถชาร์จได้มีศักยภาพที่จะใช้เพื่อเก็บพลังงานที่ผลิตโดยแหล่งพลังงานหมุนเวียนได้ แม้ว่าจะมีความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีที่ถูกพัฒนาขึ้นในปัจจุบันในรูปแบบของแบตเตอรี่ลิเทียม-ไอออนแต่แบตเตอรี่สังกะสี-อากาศมีข้อดีหลายอย่างประกอบไปด้วย มีราคาถูก มีวัตถุดิบอยู่มากที่เอาไว้ใช้สำหรับประกอบแบตเตอรี่และมีความปลอดภัยสูงอย่างไรก็ตามประสิทธิภาพและการใช้งานในทางปฏิบัติขนาดใหญ่นั้นถูกจำกัดด้วยความทนทานที่ต่ำและมีค่า overpotential ที่สูงบนขั้วแคโทดของอากาศเนื่องจากจลนศาสตร์ที่ช้าของปฏิกิริยาออกซิเจนรีดักชัน (Oxygen reduction reaction, ORR) และปฏิกิริยาออกซิเจนอีโวลูชัน (Oxygen evolution reaction, OER) ดังนั้นจึงมีความต้องการอย่างสูงในการสรรหาตัวเร่งปฏิกิริยาในอุดมคติเพื่อผลิตแบตเตอรี่สังกะสี-อากาศที่มีตัวเร่งปฏิกิริยา Oxygen reduction reaction / Oxygen evolution reaction ที่ดีเยี่ยม โครงการนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยา NiCo₂S₄ บนชั้นแพร่ก๊าซ (Gas diffusion layer, GDL) โดยตรง เพื่อใช้เป็นขั้วอากาศสำหรับแบตเตอรี่ สังกะสี-อากาศที่ชาร์จซ้ำได้ โดยศึกษาผลของชนิดของสารตั้งต้น, ชนิดของตัวทำละลาย, ความเข้มข้นของโลหะเกลือ, เวลาและอุณหภูมิที่ใช้ในการสังเคราะห์และอิทธิพลของการเพิ่มประสิทธิภาพด้วยไนโตรเจน ตัวเร่งปฏิกิริยา NiCo₂S₄ ที่สังเคราะห์ขึ้นมานั้นจะทำการวิเคราะห์โดยใช้เครื่อง SEM และ EDS หลังจากนั้นจะทำการศึกษาการเกิดปฏิกิริยา ORR และ OER และทดสอบประสิทธิภาพาของแบตเตอรี่สังกะสี-อากาศ