DSpace Repository

Simulation of photoelectrochemical CO2 conversion to useful chemicals

Show simple item record

dc.contributor.advisor Paravee Vas-Umnuay
dc.contributor.author Aroonroj Chaosukho
dc.contributor.other Chulalongkorn University. Faculty of Engineering
dc.date.accessioned 2023-02-03T04:00:51Z
dc.date.available 2023-02-03T04:00:51Z
dc.date.issued 2022
dc.identifier.uri http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/81557
dc.description Thesis (M.Eng.)--Chulalongkorn University, 2022
dc.description.abstract Photoelectrochemical (PEC) CO2 reduction reaction (CO2 RR) is one of the possible solutions to reduce CO2 emissions. Among a variety of products derived from CO2 RR, CO, and HCOO- are found to be interesting chemicals. The geometry and arrangement of the main components of PEC cells play important roles in the cell performance of CO2 RR. In this study, a correlation of hydrodynamics and kinetics on the TiO2-photoanode and SnO2-GDE, used as a cathode, was investigated by COMSOL Multiphysics by controlling operating conditions for 2-dimensional different PEC cell configurations. The Microfluidic flow cell (MFC) with a zero-gap anode with a zero-gap anode provided selectivity of 0.62 HCOO-, faradaic efficiency of 68.6% HCOO-, and energy efficiency of 60.4% HCOO- which were achieved with applied absolute cell voltage at 1.5 V and 1.0 mA•cm-2 photocurrent density on the TiO2 photoanode. Therefore, MFC with a zero-gap anode was chosen as the optimal design overcoming the limitation of mass transfer and ohmic overpotential loss by integrating half-cells of the MFC and membrane electrode assembly flow cell (MEAFC) configurations. Moreover, the results showed 1.0 mA•cm-2 of current density, 1.5 cm of cell length (Lcell), 1.5 mm of gas channel width (Wg), and 2.0 mm of electrolyte channel width (Wl) which were the optimum values for this system.
dc.description.abstractalternative กระบวนการไฟฟ้าเคมีทางแสงสำหรับปฏิกิริยารีดักชั่น CO2 (CO2 reduction reaction: CO2 RR) เป็นหนึ่งในวิธีที่สามารถนำ CO2  นำไปใช้ประโยชน์ คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) และฟอร์เมตไอออน (HCOO-) เป็นผลิตภัณฑ์ที่น่าสนใจ ที่ได้จาก CO2 RR ดังนั้นขนาดรูปแบบและจัดเรียงตัวส่วนประกอบของ PEC cell จึงมีบทบาทสำคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของเซลล์และผลผลิตที่ได้จาก CO2 RR ในงานนี้ ความสัมพันธ์ของอุทกพลศาสตร์ของของไหลและจลนพลศาสตร์ของประจุระหว่างขั้วโฟโตอิเล็กโทรดทางฝั่งแอโนดที่ใช้ TiO2 เป็นสารกึ่งตัวนำ และขั้วเคาน์เตอร์อิเล็กโทรดทางฝั่งแคโทดที่ใช้ SnO2 เคลือบบนขั้วที่มีชั้นสำหรับแพร่ก๊าซ (Gas diffusion electrode: GDE) ถูกนำมาศึกษาโดยใช้ COMSOL Multiphysics (5.6) สำหรับเซลล์ไฟฟ้าฟ้าเคมีทางแสงที่มีรูปแบบการจัดเรียงส่วนประกอบที่แตกต่างกัน ภายใต้สภาวะการทำงานเดียวกัน เซลล์ไฟฟ้าฟ้าเคมีทางแสงที่มีรูปแบบ Microfluidic flow cell (MFC) with a zero-gap anode ที่ใช้ค่าสัมบูรณ์ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ 1.5 V และค่าหนาแน่นกระแส 10 A•m-2 ที่ขั้วโฟโตอิเล็กโทรด ได้ค่าการเลือกเกิดของผลิตภัณฑ์ของHCOO- เท่ากับ 0.62 ประสิทธิภาพแบบฟาราเดย์ของHCOO- ร้อยละ 68.6 และประสิทธิภาพทางพลังงานของHCOO- ร้อยละ 60.4  ดังนั้น MFC with a zero-gap anode เป็นตัวเลือกโมเดลที่ดีที่สุดสำหรับการผลิต เนื่องจากสามารถแก้ไขข้อจำกัดการถ่ายโอนมวลสารและการสูญเสียโอห์มมิก จากการควบครึ่งเซลล์ของรูปแบบ MFC และ Membrane electrode assembly flow cell (MEAFC) นอกจากนี้ผลจากการจำลองยังแสดงว่าที่  ความหนาแน่นกระแส 1.0 mA•cm-2   ความยาวเซลล์ (Lcell) 1.5 cm ความกว้างของช่องก๊าซ (Wg) 1.5 mm และความกว้างของช่องอิเล็กโทรไลต์ (Wl) 2.0 mm เป็นค่าที่เหมาะสมสำหรับระบบนี้
dc.language.iso en
dc.publisher Chulalongkorn University
dc.relation.uri http://doi.org/10.58837/CHULA.THE.2022.47
dc.rights Chulalongkorn University
dc.subject.classification Chemical Engineering
dc.title Simulation of photoelectrochemical CO2 conversion to useful chemicals
dc.title.alternative การจำลองกระบวนการแปลงคาร์บอนไดออกไซด์เป็นสารเคมีที่มีประโยชน์ด้วยวิธีไฟฟ้าเคมีทางแสง
dc.type Thesis
dc.degree.name Master of Engineering
dc.degree.level Master's Degree
dc.degree.discipline Chemical Engineering
dc.degree.grantor Chulalongkorn University
dc.identifier.DOI 10.58837/CHULA.THE.2022.47


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record