Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัมโคบอลต์โดยการพอกพูนด้วยไฟฟ้าเป็นช่วงแบบตรงข้ามสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็ม

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Preparation of Pt-Co alloy catalyst using pulse reverse electrodeposition for PEM fuel cell

Year (A.D.)

2010

Document Type

Thesis

First Advisor

นิสิต ตัณฑวิเชฐ

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

เทคโนโลยีเชื้อเพลิง

DOI

10.58837/CHULA.THE.2010.988

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัมโคบอลต์ด้วยวิธีการพอกพูนด้วยกระแสไฟฟ้า ซึ่งเป็นวิธีการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีขั้นตอนไม่ซับซ้อน และสามารถควบคุมปริมาณลักษณะสัณฐานของตัวเร่งปฏิกิริยาได้โดยตัวแปรทางไฟฟ้า ในงานวิจัยนี้จะทำการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาโดยใช้การพอกพูนด้วยกระแสไฟฟ้าเป็นช่วงแบบตรงข้าม โดยมีตัวแปรที่ศึกษาในการพอกพูนด้วยกระแสไฟฟ้า คือ ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าคาโทดิกระหว่าง 20 – 200 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร และความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าอาโนดิกระหว่าง 50 –200 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร โดยกำหนดให้ความหนาแน่นประจุไฟฟ้า 2 คูลอมป์ต่อตารางเซนติเมตร และอัตราส่วนระหว่างความหนาแน่นประจุด้านแคโทดต่อความหนาแน่นประจุด้านแอโนด คือ 2:1 จากการทดลองพบว่าการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าคาโทดิกมีผลต่อปริมาณ โครงสร้างและพื้นที่การเกิดปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ได้ โดยตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมที่ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าคาโทดิก 200 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร ให้ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาที่พอกพูนได้มีค่าน้อยที่สุด (ประมาณ0.04 มิลลิกรัมต่อตารางเซนติเมตร) และมีพื้นที่การเกิดปฏิกิริยาสูงสุด(ประมาณ 2200 ตารางเมตรต่อกรัมแพลทินัม) เมื่อทำการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าอาโนดิกเพื่อศึกษาผลที่มีต่อตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัมโคบอลต์พบว่า ปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาที่พอกพูน อัตราส่วนระหว่างอะตอมของโลหะทั้งสอง และสมบัติทางเคมีไฟฟ้าของตัวเร่งปฏิกิริยาไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก สำหรับการศึกษากลไกการเกิดปฏิกิริยาและเปรียบเทียบความว่องไวในการเร่งปฏิกิริยารีดักชันของออกซิเจน โดยพิจารณาจากค่าความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าทางจลนพลศาสตร์ พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมที่เตรียมขึ้นมีวิถีทางในการเกิดปฏิกิริยาเป็นแบบ 4 อิเล็กตรอน และตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัมโคบอลต์มีความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยามากกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

This research studies the preparation of the Pt-Co alloy catalyst on the electrode by the pulse reverse electrodeposition technology to use for the oxygen reduction reaction (ORR) in the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). The cathodic current density (ic) was varied between 20 and 200 mA.cm⁻² and the anodic current density (iₑ) was varied between 50 and 200 mA.cm⁻² with a fixed total charge density of 2 C.cm-2 and ratio of cathodic charge density to anodic charge density of 2:1. It was found that the cathodic current density significantly affected the catalyst loading, morphology and grain size of deposited Pt-Co/C electrocatalyst. The cathodic current density of 200 mA.cm⁻² gave the lowest catalyst loading (about 0.04 mg.cm⁻²) and highest active surface area (1100 – 2200 m².gPt⁻¹). On the other hand, the anodic current density did not show the substantial effect on the Pt-Co/C catalyst loading, morphology, grain size and composition of the catalyst. The electrocatalytic reaction towards ORR studied by hydrodynamic voltammetry on the rotating disk electrode indicated that Pt-Co/C electrocatalyst had a direct 4 electron pathway for the oxygen reduction reaction. Moreover it was found that Pt-Co/C provided higher electrocatalytic activity (14.71 mA.cm⁻²) than Pt/C (12.35 mA.cm⁻²) which indicate the potential of Pt-Co catalyst to use for the ORR in PEMFC.

Link to Full Text

Share

COinS