Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม/รูทิเนียมรองรับบนคาร์บอนด้วยการพอกพูนโดยไม่ใช้ไฟฟ้าในเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็ม

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Preparation of carbon-supported platinum/ruthenium catalysts by electroless deposition for PEM fuel cell

Year (A.D.)

2011

Document Type

Thesis

First Advisor

เก็จวลี พฤกษาทร

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

เคมีเทคนิค

DOI

10.58837/CHULA.THE.2011.893

Abstract

ในระบบการท างานของเซลล์เชือ้ เพลิงพีอีเอ็มจะใช้โลหะแพลทินัมเป็ นตัวเร่งปฏิกิริยา แต่แพลทินัมมีราคาแพงและไม่สามารถทนต่อแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ได้ ท าให้เกิดความ สูญเสียต่อประสิทธิภาพของเซลล์เชือ้ เพลิงอย่างมากเมื่อแก๊สไฮโดรเจนที่ใช้เป็ นเชือ้ เพลิงมี แก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์เจือปนอยู่ ด้วยเหตุนีจ้ ึงได้มีการน าตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมของ แพลทินัมมาใช้แทนตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมในด้านแอโนดของเซลล์เชือ้ เพลิง โดยงานวิจัยนี ้ ท าการศึกษาการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม/รูทิเนียมรองรับบนคาร์บอนด้วยวิธีการพอก พูนโดยไม่ใช้ไฟฟ้ า ส าหรับใช้งานทางด้านแอโนดของเซลล์เชือ้ เพลิงพีอีเอ็ม โดยศึกษาหา ภาวะที่เหมาะสมในการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม/รูทิเนียม ซึ่งตัวแปรที่ศึกษามีดังนี ้อัตราส่วนโดยอะตอมของโลหะแพลทินัมต่อรูทิเนียม การปรับปรุงตัวรองรับคาร์บอน ความ เข้มข้นของสารตัง้ ต้นโลหะ ชนิดของสารรีดิวซ์ และความเข้มข้นของสารรีดิวซ์ จากนัน้ ท าการ ทดสอบสมบัติทางกายภาพและทางเคมีไฟฟ้ าของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมได้ด้วยเทคนิคการ เลีย้ วเบนของรังสีเอกซ์ (XRD) เอกซ์เรย์สเปคโทรสโคปี แบบกระจายพลังงาน (EDX) โพราไรเซ ชัน ไซคลิกโวลแทมเมทรี และอิมพีแดนซ์สเปคโทรสโคปี พบว่า ภาวะที่เหมาะสมส าหรับการ เตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม/รูทิเนียม คือ ที่อัตราส่วนโดยอะตอมของแพลทินัมต่อรูทิเนียม เท่ากับ 1:0.5 บนตัวรองรับคาร์บอนที่ผ่านการปรับปรุงด้วยกรด ความเข้มข้นของกรดเฮกซะ คลอโรแพลทินิคและรูทิเนียมคลอไรด์ 10 และ 10 กรัมต่อลิตร ตามล าดับ โดยใช้กรดฟอร์มิก ความเข้มข้นเท่ากับ 0.15 โมลต่อลิตรเป็ นสารรีดิวซ์ เมื่อน าตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมจากภาวะที่ ดีที่สุดนีม้ าทดสอบประสิทธิภาพความทนต่อแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ของเซลล์เชือ้ เพลิง พบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม/รูทิเนียมสามารถทนต่อแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ได้ดีกว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมบริสุทธิ์

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

Platinum was employed as catalyst in fuel cell system but it was expensive and could not tolerate high carbon monoxide (CO) levels. If hydrogen gas containing with carbon monoxide is used, the fuel cell performance will be drastically reduced. Thus, platinum alloy catalyst was used as an anode in fuel cell application instead of pure platinum catalyst. In this research, the preparation of carbon-supported platinum/ruthenium catalysts (PtRu/C) by electroless deposition was studied for using as an anode in PEM fuel cell. The studied parameters were atomic ratio of Pt:Ru, carbon-supported improvement, concentrations of metal precursor, types and concentrations of reducing agents. Physical and electrochemical characterization of prepared PtRu/C catalysts were determined by X-ray diffraction (XRD), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), polarization, cyclic voltammetry (CV) and impedance spectroscopy. The results showed that the optimum condition for PtRu/C catalyst preparation was 1:0.5 of Pt:Ru atomic ratio on carbon-supported that improved by acid solution, 10 and 10 g/l of hexachloroplatinic acid (H2PtCl6) and ruthenium chloride (RuCl3) solution, respectively, 0.15 M of formic acid as reducing agent. PtRu/C catalyst prepared from the optimum condition was examined the performance of CO tolerance in PEM fuel cell. It was found that PtRu/C catalyst was tolerant to CO better than Pt/C catalyst.

Link to Full Text

Share

COinS