การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาไบเมทัลลิกเพื่อเครื่องต้นแบบเซลล์เชื้อเพลิงซอร์บิทอลในสภาวะอัลคาไลน์

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาและพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อนำมาใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงอัลคาไลน์สารละลาย Sorbitol แบบไม่มีเยื่อเลือกผ่าน โดยเชื้อเพลิงสารละลายกลูโคสเป็นกลุ่มโพลีแอลกอฮอล์ สารละลาย Sorbitol สามารถพัฒนาเพื่อใช้ในการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน โดยข้อดีของสารละลาย Sorbitol คือ เป็นพลังงานทดแทนที่หมุนเวียนได้ ซึ่งเป็นเหตุผลที่ทำให้สารละลาย Sorbitol เหมาะสมสำหรับการพัฒนาเพื่อใช้ในเชื้อเพลิงอัลคาไลน์ จากการศึกษาตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับขั้วแคโทดเพื่อนำมาใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงสารละลาย Sorbitol แบบไม่มีเยื่อเลือกผ่านในงานวิจัยนี้ คือตัวเร่งปฏิกิริยา Ag/C AgVxOy/C AgMnxOy/C เตรียมโดยวิธี Impregnation ซึ่งสามารถทนทานต่อการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารละลาย Sorbitol เนื่องมาจากการเจือด้วยเชื้อเพลิงสารละลาย Sorbitol และทดสอบประสิทธิภาพของเซลล์เชื้อเพลิงอัลคาไลน์ในการผลิตกระแสไฟฟ้าโดยใช้เชื้อเพลิงสารละลาย Sorbitol ที่ความเข้มข้น 0.1 โมลาร์ สำหรับขั้วแอโนดของงานวิจัยนี้ได้พัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยา Pd/C และ PdCeOx/C จากผลการทดลองการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงอัลคาไลน์ป้อน Sorbitol โดยตรงแบบไม่มีเยื่อเลือกผ่าน (A direct sorbitol membraneless alkaline fuel cells (DSMAFC)) การเปรียบเทียบระหว่าง ตัวเร่งปฏิกิริยา PdCeOx/C เป็นขั้วแอโนด และตัวเร่งปฏิกิริยา AgVxOy/C เป็นขั้วแคโทดแสดงค่าความหนาแน่นกำลังไฟฟ้ามากกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Pd/C เป็นขั้วแอโนด และตัวเร่งปฏิกิริยา AgVxOy/C เป็นขั้วแคโทด ร้อยละ 23.19 ดังนั้นการเลือกใช้สารละลาย Sorbitol ซึ่งเป็นวัตถุดิบสามารถพัฒนาเป็นพลังงานทดแทนที่หมุนเวียนได้มาใช้ให้เกิดประโยชน์ในด้านพลังงาน โดยทำการศึกษาลักษณะทางกายภาพ ด้วยเทคนิค Scanning Electron Microscope (SEM) และ Energy Dispersive X-Ray Spectrometer (EDS) พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยามีลักษณะเป็นทรงกลม และจะกันเป็นกลุ่มก้อนกระจายตัวอยู่ทั่วพื้นผิวมาก การศึกษาปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชันของตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยเทคนิค Cyclic Voltammetry (CV) พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยา PdCexOy/C และตัวเร่งปฏิกิริยา Pd/C แสดงปฏิกิริยาออกซิเดชัน เมื่อเจือด้วยสารละลาย Sorbitol ที่ความเข้มข้น 0.1 M ตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับขั้วแคโทด ตัวเร่งปฏิกิริยา MnxOy/C Ag/C AgMnxOy/C AgVxOy/C เมื่อเจือด้วยสารละลาย Sorbitol ที่ความเข้มข้น 0.1 0.2 0.3 0.4 และ 0.5 M สามารถทนต่อการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันได้ สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยา MnxOy/C จะแสดงปฏิกิริยารีดักชันน้อยกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา AgVxOy/C AgMnxOy/C และ Ag/C เมื่อเจือและไม่เจือด้วยสารละลาย Sorbitol ที่ความเข้มข้น 0.1 M แต่ยังคงแสดงปฏิกิริยาปฏิกิริยารีดักชัน จึงทำให้พอสรุปได้ว่าตัวเร่งปฏิกิริยา AgVxOy/C AgMnxOy/C และ Ag/C สามารถมีแนวโน้มที่จะนำไปใช้ในขั้วแคโทดของเซลล์เชื้อเพลิงแบบไม่มีเยื่อเลือกผ่านที่ใช้สารละลาย Sorbitol เป็นเชื้อเพลิงในสารละลายอัลคาไลน์ได้

คำสำคัญ