การปรับปรุงสมรรถนะของตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับขั้วแอโนดเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็ม ที่ทนทานคาร์บอนมอนอกไซด์

Improvement of catalyst performance for CO tolerant pem fuel cell anodes

Name: กาญจนา พงษ์ศักดิ์

ThaSH: เซลล์เชื้อเพลิง

ThaSH: เมมเบรน (เทคโนโลยี)

ThaSH: ตัวเร่งปฏิกิริยา

Abstract: ศึกษาหาสภาวะในการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยา เพื่อปรับปรุงสมรรถนะตัวเร่งปฏิกิริยาในขั้วไฟฟ้าแอโนด ให้มีความทนทานแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ ที่ปนเปื้อนเข้ามากับกระแสเชื้อเพลิง ในเซลล์เชื้อเพลิงแบบเยื่อแผ่นแลกเปลี่ยนโปรตอน เนื่องจากโลหะแพลทินัมสามารถเร่งปฏิกิริยาได้ดี แต่เมื่อมีแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ปนเปื้อนเข้ามาในกระแสเชื้อเพลิง แม้ในปริมาณที่น้อยมากๆ สามารถทำให้ประสิทธิภาพของเซลล์เชื้อเพลิงลดลงอย่างชัดเจน ในงานวิจัยนี้ใช้โลหะผสมแพลทินัมสองและสามชนิดบนตัวรองรับคาร์บอนไจแกนติก โลหะที่ใช้คือ รูทิเนียม พาลลาเดียม ดีบุก และโมลิปดีนัม ซึ่งเตรียมโดยวิธีเตรียมแบบฝังโดยตรง และปรับปรุงคุณภาพตัวเร่งด้วยการเผาในบรรยากาศเฉื่อยที่อุณหภูมิ 350 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2 ชั่วโมง และรีดิวส์ด้วยแก๊สไฮโดรเจนที่ 400 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 2 ชั่วโมง ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมตรวจสอบสมบัติและโครงสร้างด้วย TPR การดูดซับทางเคมีของไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนนอกไซด์ ภาพถ่ายจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบทรานสมิสชันและเอ๊กซเรย์ดิฟแฟรกชั่น หน่วยเยื่อแผ่นและอิเล็กโทรดเตรียมโดยวิธี กดอัดด้วยความร้อนโดยใช้โลหะตัวเร่งปฏิกิริยา 1 มิลลิกรัมต่อตารางเซนติเมตร เซลล์เชื้อเพลิงทำงานที่ 60 องศาเซลเซียส โดยใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนที่มีคาร์บอนมอนนอกไซด์ 20 ส่วนในล้านส่วน เพื่อทดสอบความทนทานคาร์บอนมอนอกไซด์ พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัมแบบสามชนิด ให้ผลดีกว่าสองชนิดและดีกว่าแพลทินัม โดยขั้นตอนการปรับปรุงสมบัติและสัดส่วนของโลหะผสม มีผลต่อความสามารถในการทนทานคาร์บอนมอนอกไซด์ในเซลล์เชื้อเพลิง และตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสม PtRuSn/C และ PtRuMo/C ในอัตราส่วน 1:1:0.22 โดยอะตอมให้ผลความทนทานแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ดีที่สุดในงานวิจัยนี้ เมื่อเปรียบเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมชนิดและสัดส่วนอื่นๆ

Abstract: To study the effects of conditions of catalysts preparation and to improve CO tolerance of anode catalyst in proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). Platinum (Pt) catalyst was highly active but its performance could be deteriorated by the presence of CO, even the minute amount in part per million, in the H[subscript 2]-fuel stream. Pt, binary Pt-alloy and ternary Pt-alloy on carbon-gigantic were chosen as catalysts in this work. The catalysts prepared by impregnation method, were calcined under inert atmosphere at temperature of 350 ํC for 2 hrs. and then were reduced in hydrogen atmosphere at 400 ํC for 2 hrs. Pt-alloy/C catalysts were characterized by temperature program reduction (TPR), chemisorption of hydrogen and CO, and transmission electron microscopy (TEM). The morphology of the samples was characterized using X-ray diffraction (XRD). Membrane and electrode assemblies (MEAs) with metal loading 1 mgcm[superscript 2] were fabricated and performance of CO tolerance being tested in PEM fuel cell operation at 60 ํC with H[subscript 2] fuel containing 20 ppm CO. Ru, Sn, Mo and Pd could enhance H[subscript 2] electro-oxidation activity. It was indicated that CO tolerance of ternary Pt-alloy were higher than that of binary Pt-alloy and Pt catalyst, respectively. Pretreatment of catalysts and ratio of Pt-alloy had a significant effect on the CO tolerance. As a CO tolerant PEM fuel cell anode catalysts, PtRu-MO/C and PtRu-Sn/C in atomic ratio of 1:1:0.22, attain improved performance compared to Pt/C, binary Pt-alloy/C and ternary Pt-alloy/C with the ratio chosen in this work

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

Address: กรุงเทพมหานคร (Bangkok)

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: สงบทิพย์ พงศ์สถาบดี

Role: ที่ปรึกษา

Name: เก็จวลี พฤกษาทร

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2547

Issued: 2006-02-27

Modified: 2006-05-10

วิทยานิพนธ์/Thesis

URL: http://thailis-db.car.chula.ac.th/CU_DC/Thesis/February2006/Kanchana.pdf

ISBN: 9741769288

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เคมีเทคนิค

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Kanchana.pdf	5.84 MB	61	2026-05-26 18:16:01

ใช้เวลา

0.034506 วินาที