การทดสอบประสิทธิภาพเซลล์เชื้อเพลิงแบบเมมเบรน เมื่อใช้ก๊าซไฮโดรเจนที่ผลิตมาจากเอธานอลด้วยวิธีปฏิรูปด้วยไอน้ำ

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาวิธีการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมบนตัวรองรับคาร์บอนที่มีผลต่อพื้นที่ผิวและขนาดผลึก เพื่อเป้นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ขั้วแอโนดสำหรับเซลเชื้อเพลิงแบบเยื่อเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน และศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการเตรียมตัวเร่งปฎิกิริยาแพลทินัมบนตัวรองรับคาร์บอน โดยตัวเร่งปฏิกิริยาเตรียมด้วยวิธีการพอกพูนโดยไม่ใช้ไฟฟ้า ตัวแปรที่ศึกษาได้แก่ ระยะเวลาในการทำปฏิกิริยา จำนวนครั้งในการเติมสารรีดิวซ์ ปริมาณแพลทินัมและอุณหภูมิที่ใช้ในการทำปฏิกิริยา วิเคราะห์ขนาดผลึกของตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมที่ได้จากสภาวะต่างๆ โดยเครื่องเอกซ์เรยดิฟแฟรกชันและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน จากการทดลองพบว่าที่ระยะเวลาในการทำปฏิกิริยาระหว่างไอออนของแพลทินัมกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ให้ขนาดอนุภาคของโลหะแพลทินัมเล็กที่สุด เท่ากับ 13.6 นาโนเมตร ด้วยจำนวนครั้งในการเติมสารรีดิวซ์ พบว่าการเติมไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ลงไปทำปฏิกิริยากับแพลทินัม จำนวน 4 ครั้งในเวลา 1 ชั่วโมง ทำให้ได้อนุภาคของแพลทินัมขนาดเล็กที่สุดเท่ากับ 10.2 นาโนเมตร ด้านปริมาณของแพลทินัม ผลจากการทดลองพบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมจากแพลทินัมร้อยละ 5 จะให้อนุภาคของแพลทินัมขนาดเล็กที่สุดเท่ากับ 10.5 นาโนเมตร ด้านอุณหภูมิที่ใช้ในการทำปฏิกิริยา พบว่าที่อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียสทำให้ได้อนุภาคของแพลทินัมขนาดเล็กที่สุด เท่ากับ 9.5 นาโนเมตร และทำการศึกษาโดยนำผลของสภาวะที่ส่งผลทำให้ขนาดของตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมบนตัวรองรับคาร์บอนด้วยวิธีการพอกพูนโดยไม่ใช้ไฟฟ้าที่มีขนาดอนุภาคของแพลทินัมเล็กที่สุดพบว่าได้ขนาดอนุภาคเฉลี่ยเท่ากับ 9.3 นาโนเมตร This research studied effects of preparation conditions to average crystallite sizes and dispersions of Pt over carbon support by the electroless deposition method. There are four different parameters studied: reaction times, a number of times adding reducing agent, weight percent of platinum and reaction temperature. All catalysts prepared by different conditions were measured average crystallite sizes by XRD and SEM. Hydrogen peroxide was used as reducing agent. The results showed that all parameters studied have strong effects to the dispersion and average crystallite sizes of Pt. The optimal reaction time was 2 hrs and under this condition the average Pt crystallite sizes was 13.6 nm. The addition of hydrogen peroxide 4 times with 1 hr reaction times gave average Pt crystallite sizes of 10.2 nm. The amont of Pt varied from 5%,10% and 15%. It was observed that with 5% Pt loading,average Pt crystallite sizes was 10.5 nm, which was the smallest size of Pt under the preparation conditions. Finally, we studies the effect of reaction temperatures to the structure of Pt and we found that at reaction temperature 80 'C, the average Pt crystallite size was the smallest with the sizes of 9.5 nm. Combining all optimal conditions, which were reaction time of 2 hrs, a number of times adding hydrogen peroxide of 4 times, 5% Pt loading and reaction temperature of 80 'C, the average Pt crystallite size was 9.3 nm.