Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Platinum/tungsten carbide electrocatalyst for hydrogen redox reaction
Year (A.D.)
2020
Document Type
Thesis
First Advisor
เก็จวลี พฤกษาทร
Second Advisor
มะลิ หุ่นสม
Faculty/College
Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)
Department (if any)
Department of Chemical Technology (ภาควิชาเคมีเทคนิค)
Degree Name
วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
เคมีเทคนิค
DOI
10.58837/CHULA.THE.2020.494
Abstract
งานวิจัยนี้ศึกษาวิธีการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมที่ปรับปรุงด้วยทังสเตนคาร์ไบด์บนตัวรองรับคาร์บอน (Pt/WC/C) สำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์ของไฮโดรเจน ตัวแปรที่ศึกษา คือ อุณหภูมิที่ใช้ในการรีดิวซ์ WC ค่าพีเอชที่ใช้ในการเตรียม Pt/C และการเติม WC ในโครงสร้างของตัวเร่งปฏิกิริยา Pt/C พบว่าทังสเตนคาร์ไบด์ที่สังเคราะห์ผ่านกระบวนคาร์บอไนเซชันที่อุณหภูมิ 950 องศาเซลเซียส ภายใต้บรรยากาศอาร์กอน และผ่านกระบวนการรีดักชันที่อุณหภูมิ 850 องศาเซลเซียส ภายใต้บรรยากาศไฮโดรเจน ให้ร้อยละการเกิดขึ้นของผลึก WC มากที่สุดคือร้อยละ 79 โดยน้ำหนัก เมื่อพิจารณาผลของพีเอชในการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมบนตัวรองรับคาร์บอน (Pt/C) ด้วยเทคนิคพอลิออล ที่อุณหภูมิ 140 องศาเซลเซียส พบว่าที่ค่าพีเอชเท่ากับ 12 ให้ขนาดอนุภาคเฉลี่ยของตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีขนาดเล็กที่สุดคือ 3.65 ± 0.96 นาโนเมตร และมีการกระจายตัวที่สม่ำเสมอ เมื่อนำตัวเร่งปฏิกิริยา Pt มาปรับปรุงด้วย WC พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Pt/WC/C ที่มี Pt ร้อยละ 15 โดยน้ำหนัก ให้กัมมันตภาพสำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์ของไฮโดรเจนในสารละลายกรดซัลฟิวริก 0.5 โมลต่อลิตร สูงที่สุด และมีกัมมันตภาพใกล้เคียงกับตัวเร่งปฏิกิริยา Pt/C เชิงพาณิชย์ ที่มีแพลทินัมร้อยละ 20 โดยน้ำหนัก เนื่องจากการปรับปรุง Pt ด้วย WC สามารถช่วยเพิ่มค่าพื้นที่ผิวในการเกิดปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า นอกจากนี้ตัวเร่งปฏิกิริยา Pt/WC/C ที่มี Pt ร้อยละ 15 โดยน้ำหนัก ยังมีเสถียรภาพมากกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา Pt/C เชิงพาณิชย์ เมื่อทดสอบด้วยเทคนิคไซคลิกโวลเเทมเมทรีในสารละลายกรดซัลฟิวริกเป็นจำนวน 1,000 รอบ
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
This work was carried out to synthesize the Pt/WC/C electrocatalysts for hydrogen redox reaction. Effects of reducing temperature of WC, solution pH for the Pt/C synthesis and the addition of WC into the Pt/C structure were explored. The results showed that the WC synthesized by the carbonization at 950oC under argon gas and reduction at 850oC under hydrogen gas exhibited a higher WC crystalline content of 79 wt%. Regarding the effect of pH used to synthesize Pt/C by polyol method at 140oC, it was found that the optimal particle size (3.65 ± 0.96 nm) and an even distribution of Pt were obtained at pH 12. By the addition of WC into the Pt/C electrocatalyst, the results displayed that the 15% Pt/WC/C showed the greatest hydrogen oxidation and hydrogen evolution activity in 0.5 M H2SO4, which were comparable to those of commercial 20 wt% Pt/C electrocatalyst. This is likely due to the increased electrochemical surface area of Pt modified with the added WC. Moreover, after the stability test in 0.5 M H2SO4 via the cyclic voltammetry, the 15 %Pt/WC/C showed a higher stability throughout the hydrogen redox reaction than the commercial 20 wt% Pt/C for 1,000 cycles.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
พวงจิตร, อุไรวรรณ, "ตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าแพลทินัม/ทังสเตนคาร์ไบด์สำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์ของไฮโดรเจน" (2020). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 4041.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/4041