Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การเตรียมขั้วไฟฟ้าโลหะผสมนิกเกิล-คอปเปอร์โดยการพอกพูนด้วยไฟฟ้าแบบเป็นช่วงสำหรับการเกิดไฮโดรเจนแบบรีดักชัน

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Preparation of Ni-Cu alloy electrode by pulse electrodeposition for hydrogen evolution reduction

Year (A.D.)

2011

Document Type

Thesis

First Advisor

นิสิต ตัณฑวิเชฐ

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

เคมีเทคนิค

DOI

10.58837/CHULA.THE.2011.880

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาการเตรียมขั้วไฟฟ้าโลหะผสมนิกเกิล-ทองแดง เพื่อใช้ในการผลิตไฮโดรเจน โดยทำการเตรียมขั้วไฟฟ้าโลหะผสมนิกเกิล-ทองแดงโดยใช้การพอกพูนด้วยไฟฟ้าแบบกระแสตรงและการให้กระแสแบบเป็นช่วงในสารละลายซัลเฟต ในการพอกพูนด้วยไฟฟ้าแบบกระแสตรงมีตัวแปรที่ศึกษา คือ ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าที่ 10 50 100 150 และ 300 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตรโดยกำหนดค่าประจุไฟฟ้าให้คงที่ที่ 150 คูลอมบ์ต่อตารางเซนติเมตร ส่วนการพอกพูนด้วยไฟฟ้าแบบเป็นช่วงนั้นมีตัวแปรที่ศึกษา คือ ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าสูงสุด เวลาในการให้กระแสไฟฟ้า เวลาในการหยุดให้กระแสไฟฟ้า โดยกำหนดค่าประจุไฟฟ้าให้คงที่ที่ 15 คูลอมบ์ต่อตารางเซนติเมตรและทำการศึกษาผลของลักษณะผิวของซับสเตรทก่อนการพอกพูนและอุณหภูมิที่ใช้ในการพอกพูน (25 50 และ 75 องศาเซลเซียส) จากการทดลองพบว่าขั้วไฟฟ้าโลหะผสมนิกเกิล-ทองแดงนั้นจะให้ประสิทธิภาพในการผลิตไฮโดรเจนได้ดีกว่าขั้วไฟฟ้านิกเกิลบริสุทธิ์และทองแดงบริสุทธิ์ โดยเมื่อเพิ่มค่าความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าจะส่งผลให้องค์ประกอบของนิกเกิลเพิ่มขึ้นและทองแดงลดลง ซึ่งเมื่อองค์ประกอบของทองแดงลดลงนั้นจะส่งผลให้ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าแลกเปลี่ยนสำหรับปฏิกิริยาการเกิดไฮโดรเจนมีค่าลดลงด้วย ในการพอกพูนด้วยไฟฟ้ากระแสตรงจะให้ค่าความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าแลกเปลี่ยนสูงกว่าการพอกพูนด้วยกระแสไฟฟ้าแบบเป็นช่วงซึ่งการเตรียมพื้นผิวโดยไม่ใช้ผงอะลูมิเนียมที่อุณหภูมิ 75 องศาเซลเซียส ที่ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าที่ 10 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร ที่ค่าประจุไฟฟ้าเท่ากับ 150 คูลอมบ์ต่อตารางเซนติเมตร ที่ทำการพอกพูนด้วยไฟฟ้าแบบกระแสตรงจะให้ค่าความหนาแน่นกระแสแลกเปลี่ยนสูงที่สุดที่ 8.91Χ10⁻⁴ แอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร ซึ่งให้ขั้วไฟฟ้าโลหะผสมที่มีอัตราส่วนของนิกเกิลต่อทองแดงที่ 8:92 โดยเมื่อค่าความหนาแน่นกระแสแลกเปลี่ยนสูงจะส่งผลถึงพลังงานที่ใช้ในการเกิดไฮโดรเจนที่ต่ำลง

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

This research studied the preparation of Ni-Cu alloy electrodes by direct current and pulse current electrodeposition from a sulphate plating bath for hydrogen production. The variable studied for the direct current deposition was the current density (10, 50, 100, 150 and 300 mA/cm²), where the charge was fixed at 150 C/cm². The variables studied for the pulse current deposition were peak current density, time on, time off, where the charge was fixed at 15 C/cm². In addition, the preparation process of substrates and the depositing temperature were also included in this study. The results showed that Ni-Cu alloy had substantially higher electrocatalytic activity for the hydrogen evolution reaction (HER) than pure Ni and pure Cu. At higher current densities, the composition of copper decreased and nickel composition increased. With decreasing copper content, the exchange current density for HER decreased. It was found that the overall exchange current densities for the HER of the Ni-Cu electrode prepared by direct current electrodeposition was higher than those prepared by pulse current electrodeposition. Substrate preparation without the use of aluminum powder under DC electrodeposition using the current density of 10 mA/cm² at 75℃, where the Ni-Cu alloy composition was found to be 8:92, gave the highest exchange current density (8.91х10-4 A/cm²). The higher exchange current densities resulted in lower voltages and, thus, lower power consumption for hydrogen production.

Link to Full Text

Share

COinS