สร้างขั้วไฟฟ้าชนิด CdS/CNT/C ที่มีผลต่อสมรรถนะของเซลล์เชื้อเพลิงชนิดเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน

บทคัดย่อ

สมรรถนะของเซลล์เชื้อเพลิงชนิดเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอนขึ้นอยู่กับหลายปัจจัยองค์ประกอบภายในขั้วไฟฟ้าเป็นปัจจัยหนึ่ง ซึ่งประกอบด้วยชนิดของตัวเร่งปฏิกิริยา และโครงสร้างของชั้นตัวเร่งปฏิกิริยา ชั้นของตัวเร่งปฏิกิริยาจะประกอบด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา คือ แพลทินัมฉาบบนตัวรองรับเป็นการเพิ่มพื้นที่ผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา และคาร์บอนยังช่วยในการนำไฟฟ้าและทำให้เกิดการเชื่อมโยงระหว่างส่วนที่นำอิเล็กตรอน (แพลทินัมบนคาร์บอน) และส่วนที่นำโปรตอน (อิเล็กโทรไลต์) บนการสัมผัสทั้งสามเงื่อนไข (three-phase boundary) งานวิจัยนี้ศึกษาการเตรียมกับวัสดุตัวรองรับคาร์บอนชนิดใหม่ที่นำไปใช้กับเซลล์เชื้อเพลิงชนิดเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน CdS/CNT/C ซึ่งเตรียมมาจาก CNT/C ร้อยละ 1:1 1:1.5 1:2 และ 1:2.5 แล้วนำไปเผาเตรียม (Heat-treated) ที่ 900 ?C นำผง CNT/C พ่นลงบนผ้าคาร์บอน เตรียมด้วยวิธี impregnation จากนั้นแช่ในสารละลาย 1,10-phenanthroline (Phen) และแช่ในสารละลาย CdCl2 เกิดเป็น CdS/CNT/C ศึกษาลักษณะทางกายภาพด้วยเทคนิค TEM SEM และ XRD และลักษณะทางไฟฟ้าด้วยเทคนิคแวนเดอร์พอว์ และทดสอบประสิทธิภาพเซลล์เชื้อเพลิงด้วย เครื่องทดสอบประสิทธิภาพเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel cell test station) พบว่าลักษณะทางกายภาพด้วยเครื่อง SEM มีขนาดอนุภาคเฉลี่ย CNT เท่ากับ 31.55 8.8 นาโนเมตร และมีพื้นที่ผิว CNT เท่ากับ 9.06X10-05 ตารางเมตร/กิโลกรัม ลักษณะทางกายภาพด้วยเครื่อง TEM มีขนาดอนุภาคเฉลี่ย CdS เท่ากับ 4.34 1.35 นาโนเมตร และมีพื้นที่ผิว CNT เท่ากับ 0.00029 ตารางเมตร/กิโลกรัม วิเคราะห์เทคนิค XRD พบว่าขนาดของผลึก CdS มีขนาด 3.98 nm ลักษณะทางไฟฟ้าด้วยเทคนิคแวลเดอร์พอล แนวโน้มสภาพต้านทานลดลงเมื่อเพิ่มอัตราส่วน CNT โดยอัตราส่วน 1:1.5 มีความเหมาะสมในการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาแกรไฟต์ สอดคล้องกับผลของเทคนิค FT-IR ที่มีปริมาณ CdS อยู่มากที่อัตราส่วนเดียวกัน สมรรถนะการทำงานของเครื่องทดสอบประสิทธิภาพเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel cell test station) พบว่าขั้วไฟฟ้าที่เตรียมจากขั้วไฟฟ้า CdS/CNT/C ในอัตราส่วน 1:1.5 ให้ความหนาแน่นกำลังไฟฟ้าสูงกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงพาณิชย์ Pt/C เล็กน้อย

คำสำคัญ