การเตรียมเส้นใยนาโนเชิงประกอบแพลทินัม/ไทเทเนียมไดออกไซด์เพื่อประยุกต์ในเซลล์เชื้อเพลิงไดเรกต์เอทานอล

PREPARATION OF Pt/TiO2 COMPOSITE NANOFIBERS FOR DIRECT ETHANOL FUEL CELL APPLICATION

Name: กัณฑ์ณณัฐ เสนีย์คติมา

ThaSH: เส้นใยนาโน

ThaSH: เซลล์เชื้อเพลิง

Abstract: งานวิจัยนี้ได้ทำการเตรียมเส้นใยนาโนแพลทินัม (Pt) เส้นใยนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO2) เส้นนาโนเชิงประกอบแพลทินัม/ไทเทเนียมไดออกไซด์ (Pt/TiO2) โดยวิธีการปั่นเส้นใยด้วยไฟฟ้าสถิตเพื่อใช้เป็นขั้วแอโนดในเซลล์เชื้อเพลิงไดเรกต์เอทานอล จากผลการทดลองพบว่า (i) สภาวะที่เหมาะสมในการเตรียมเส้นใยนาโน Pt คือ สารละลายตั้งต้นที่ประกอบด้วย H2PtCl6.6H2O 38 mg/ml และ PVP (Mw 1,300,000 g/mol) 35 mg/ml ในตัวทำละลายผสมระหว่างน้ำและเอทา-นอลที่อัตราส่วน 0.25 โดยปริมาตร และ ที่ความต่างศักย์ระหว่างปลายเข็มถึงฐานรองรับ 4.5 kV (ii) สภาวะที่เหมาะสมสำหรับเส้นใยนาโน TiO2 คือ อัตราส่วนของสารไทเทเนียมเตตระไอโซโพรพอกไซด์ (TTIP) :เอทานอล:น้ำ: HCl เท่ากับ 1:1:1:0.3 โดยโมล ที่อุณหภูมิการบ่ม 80oC เป็นเวลา 30 นาที และ ที่ความต่างศักย์ 18 kV และ (iii) สำหรับเส้นใยนาโนเชิงประกอบ Pt/TiO2 คือ อัตราส่วนของ TTIP :เอทานอล:น้ำ: HPt0.5Cl3 เท่ากับ 1:1:1:0.3 และ 1:1:1.37:0.4 โดยโมล ที่อุณหภูมิการบ่ม 70oC เป็นเวลา 20 และ 15 นาที และ ที่ความต่างศักย์ 18 และ 19 kV ตามลำดับ โดยเส้นใยนาโนทั้งหมดจะผ่านการเผาแคลไซน์ที่อุณหภูมิ 500oC เป็นเวลา 1 ชั่วโมง (เส้นใยนาโน Pt) และ 3 ชั่วโมง (เส้นใยนาโน TiO2 และ Pt/TiO2) ผลจากการศึกษาประสิทธิภาพของการเร่งปฏิกิริยาอิเล็กโทรออกซิเดชันของเอทานอลของเส้นใยนาโนข้างต้นด้วยเทคนิคไซคลิกโวลแทมเมตรี พบว่าลำดับประสิทธิภาพของการเร่งปฏิกิริยาเป็นดังนี้ เส้นใยนาโน Pt > เส้นใยนาโน Pt เคลือบด้วยเส้นใยนาโน Pt/TiO2 > เส้นใยนาโน Pt/TiO2 > เส้นใยนาโน TiO2 และ เมื่อเทียบกับอนุภาคนาโน Pt/C พบว่า เส้นใยนาโน Pt มีประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาเอทานอลออกซิเดชันต่ำกว่าอนุภาคนาโน Pt/C เนื่องจากอนุภาคนา-โนมีพื้นที่ผิวในการเกิดปฏิกิริยามากกว่าเส้นใยนาโน ขณะที่ขั้วแอโนดที่ประกอบด้วย Pt/TiO2 และ TiO2 เพียงอย่างเดียวจะไม่สามารถวัดกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของเอทานอลได้ เนื่องจากความต้านทานทางไฟฟ้าที่สูงของเส้นใยที่ไม่มีการเชื่อมต่อระหว่างอนุภาคของโลหะ

Abstract: Platinum (Pt), titanium dioxide (TiO2), and platinum/titanium dioxide composite (Pt/TiO2) nanofibers (NFs) were prepared by electrospinning technique. The optimum conditions for preparing Pt NFs were summarized as followed: (i) the precursor solution consisted of H2PtCl6.6H2O 38 mg/ml and PVP (Mw 1,300,000 g/mol) 35 mg/ml in the solvent mixture of deionized water and ethanol at the volume ratio of 0.25 and (ii) the applied voltage of 4.5 kV. The optimum conditions for TiO2 NFs were (i) the molar ratio of titanium isopropoxide (TTIP): ethanol: water: HCl was 1:1:1:0.3, (ii) the curing temperature of 80oC for 30 min and (iii) the applied voltage of 18 kV. For Pt/TiO2 NFs, the optimum conditions were (i) the molar ratios of TTIP: ethanol: water: HPt0.5Cl3 at 1:1:1:0.3 and 1:1:1.37:0.4. (ii) the curing temperature of 70oC for 20 and 15 min and (iii) the applied voltage of 18 and 19 kV, respectively. These NFs were subsequently calcined at 500oC for 1 h (Pt NFs) and 3 h (TiO2 and Pt/TiO2 NFs). The ethanol electro-oxidation reaction kinetics of these NFs were measured by cyclic voltammetry (CV) technique. The results showed the order of ethanol electro-oxidation activities as followed: Pt NF > Pt NF coated by Pt/TiO2 NF > Pt/TiO2 NF > TiO2 NF electrodes. Furthermore, Pt NF electrode showed the lower ethanol oxidation activity than the commercial Pt/C due to its lower surface area for the ethanol oxidation reaction. On the contrary, the Pt/TiO2-NF and TiO2-NF electrodes showed the lowest ethanol oxidation activities due to their low electronic conductivities arising from the loss of electronic connection among the metallic grains in their NF structures.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: รจนา พรประเสริฐสุข

Role: ที่ปรึกษา

Name: พรนภา สุจริตวรกุล

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2557

Modified: 2559-03-17

Issued: 2559-03-17

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีเซรามิก

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	5571917023.pdf	8.39 MB	28	2026-05-26 18:16:01

ใช้เวลา

0.035038 วินาที