การเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมแพลเลเดียม/คาร์บอนเคลือบบนเมมเบรนสำหรับการรีดิวซ์ออกซิเจนในเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็ม

Preparation of PtPd/C catalyst coated on membrance for oxygen reduction in PEM fuel cell

Name: ศราวลี ธนศิลป์

ThaSH: ตัวเร่งปฏิกิริยา

ThaSH: แพลเลเดียม

ThaSH: ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลเลเดียม

ThaSH: เมมเบรน

ThaSH: เซลล์เชื้อเพลิงชนิดเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน

ThaSH: เซลล์เชื้อเพลิง

Abstract: งานวิจัยนี้ศึกษาการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมแพลเลเดียม/คาร์บอนเคลือบบ เมมเบรนสำหรับการรีดิวซ์ออกซิเจนในเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็มซึ่งแบ่งการทำงานออกเป็น 2 ส่วน ส่วนแรกเป็นการศึกษาและเปรียบเทียบประสิทธิภาพของการเตรียมเอ็มอีเอ โดยการเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาบนขั้วอิเล็กโทรดด้วยเทคนิคการพ่น และเคลือบบนเมมเบรนด้วยเทคนิคการพ่นและเทคนิคการลอก ผลการทดลองพบว่าทั้งตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมและแพลทินัมแพลเลเดียมจะให้ผลที่สอดคล้องกันคือ การเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาบนเมมเบรนด้วยเทคนิคการลอกจะให้พื้นที่ผิวในการเกิดปฏิกิริยา ค่าความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า และค่าความหนาแน่นกำลังไฟฟ้าสูงกว่าการเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาแบบอื่น ในส่วนที่สองเป็นการศึกษาการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัมแพลเลเดียมสำหรับปฏิกิริยารีดักชันของออกซิเจนในเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็มโดยอาศัยกระบวนการร่วมระหว่างการแพร่ซึมและการล่อผลึก โดยมีตัวแปรที่ศึกษาคือ การปรับปรุงชั้นแพร่แก๊ส ความเข้มข้นของสารรีดิวซ์ อัตราส่วนของแพลทินัมต่อแพลเลเดียม และปริมาณโลหะผสมบนตัวรองรับ จากการศึกษาพบว่าการปรับปรุงชั้นแพร่แก๊สส่งผลให้ประสิทธิภาพของเซลล์สูงขึ้น โดยภาวะที่เหมาะสมสำหรับการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัมแพลเลเดียมบนตัวรองรับคาร์บอนด้วยกระบวนการร่วมของการแพร่ซึมและการล่อผลึกคือ การเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาบนตัวรองรับโดยใช้ความเข้มข้นของสารรีดิวซ์เท่ากับ 0.15 โมลต่อลิตร อัตราส่วนระหว่างแพลทินัมและแพลเลเดียมเท่ากับ 1:1 โดยน้ำหนัก และร้อยละโดยน้ำหนักของโลหะผสมเท่ากับ 40 ซึ่งจะให้ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าเท่ากับ 745 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร ที่ศักย์ไฟฟ้า 0.6 โวลต์ สำหรับเซลล์เชื้อเพลิงที่ใช้แก๊สไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงและใช้แก๊สออกซิเจนเป็นตัวออกซิไดซ์ นอกจากนี้เมื่อนำตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมไปทดสอบกลไกการเกิดปฏิกิริยาพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัมแพลเลเดียมมีวิถีทางในการเกิดปฏิกิริยาแบบ 4 อิเล็กตรอน

Abstract: This work was carried out to prepare PtPd/C electrocatalyst-coated membrane for oxygen reduction reaction in PEM fuel cell. This work was separated into 2 parts. The first part was the comparative studied of catalyst coating procedure on GDL by direct spray and on membrane by direct spray and decal transfer techniques. The preliminary results showed that both Pt/C and PtPd/C electrocatalysts provided the similar tendency. The electrocatalyst-coated membrane with decal transfer technique provided a higher active surface area, current density and power density compared with those prepared by other investigated techniques. The second part was the preparation of PtPd/C electrocatalyst for oxygen reduction reaction in PEM fuel cell via the combined processes of impregnation and seeding techniques. Effects of GDL improvement, concentration of reducing agent, ratio of Pt and Pd and loading of metal on support were explored. The results exhibited that the GDL improvement can enhance the cell performance. The optimum conditions for preparing PtPd/C electrocatalyst were found at the concentration of reducing agent NaBH4 of 0.15 M at the Pt:Pd ratio of 1:1 (by weight) and 40% metal loading on support. At this condition, the PEM fuel cell provided the current density of 745 mA/cm2 at 0.6 V in H2/O2 system. Additionally, the oxygen reduction reaction on PtPd/C electroctalyst followed 4-electron pathway.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: มะลิ หุ่นสม

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2552

Modified: 2557-02-05

Issued: 2557-02-05

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีเชื้อเพลิง

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	sarawalee_th.pdf	8.87 MB	20	2023-11-23 14:51:37

ใช้เวลา

0.022756 วินาที