Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การเตรียมเอ็มอีเอที่ทนคาร์บอนมอนอกไซด์โดยใช้เฮเทอโรพอลิแอซิดเป็นตัวออกซิไดซ์ในเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็ม

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Preparation of carbon monoxide-tolerant mea using heteropoly acid as oxidizing agent in PEM fuel cell

Year (A.D.)

2013

Document Type

Thesis

First Advisor

คุณากร ภู่จินดา

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

เคมีเทคนิค

DOI

10.58837/CHULA.THE.2013.786

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาผลของการเตรียมเอ็มอีเอ 4 รูปแบบได้แก่ 1. เอ็มอีเอมาตรฐานที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมบนคาร์บอนทางการค้า (ร้อยละ 20 โดยน้ำหนัก) ทั้งด้านแอโนดและแคโทด 2. เอ็มอีเอที่ด้านแอโนดเพิ่มชั้นของเฮเทอโรพอลิแอซิดบนคาร์บอนเป็นชั้นกรองคาร์บอนมอนอกไซด์ 3. เอ็มอีเอที่ด้านแอโนดใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมบนคาร์บอนทางการค้าที่ผ่านการดัดแปรด้วยเฮเทอโรพอลิแอซิด และ 4. เอ็มอีเอที่ด้านแอโนดใช้ทั้งตัวเร่งปฏิกิริยาที่ผ่านการดัดแปรด้วยเฮเทอโรพอลิแอซิดและเพิ่มชั้นกรองที่ส่งผลต่อสมรรถนะและความทนคาร์บอนมอนอกไซด์ที่ปนเปื้อนในแก๊สไฮโดรเจน การวิเคราะห์เชิงเคมีไฟฟ้าพบว่าเมื่อใช้ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ เอ็มอีเอที่ด้านแอโนดใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมบนคาร์บอนทางการค้าที่ผ่านการดัดแปรด้วยฟอสโฟทังสติกแอซิดร้อยละ 40 โดยน้ำหนักมีสมรรถนะสูงที่สุด (ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า 369.87 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตรที่ 0.6 โวลต์และปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยาเท่ากับ 0.15 มิลลิกรัมแพลทินัมต่อตารางเซนติเมตร) แต่ในภาวะที่ใช้ไฮโดรเจนที่ปนเปื้อนคาร์บอนมอนอกไซด์ 100 พีพีเอ็มพบว่าเอ็มอีเอที่ด้านแอโนดใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมบนคาร์บอนทางการค้าที่ผ่านการดัดแปรด้วยฟอสโฟโมลิบดิกแอซิดร้อยละ 40 โดยน้ำหนักมีความทนคาร์บอนมอนอกไซด์สูงที่สุด (อัตราส่วนระหว่างความหนาแน่นกระแสเมื่อมีต่อไม่มีการปนเปื้อนด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์ 100 ส่วนในล้านส่วน เท่ากับ 0.583 ที่ 0.6 โวลต์) ซึ่งสอดคล้องกับผลจากไซคลิกโวแทมเมทรีคือให้ผลทั้งพื้นที่ในการคายซับคาร์บอนมอนอกไซด์และความต่างศักย์เริ่มต้นในการออกซิไดซ์น้อยที่สุด ดังนั้นการดัดแปรตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมบนคาร์บอนทางการค้าสามารถช่วยออกซิไดซ์คาร์บอนมอนอกไซด์ได้ ส่วนการศึกษาผลของความเข้มข้นฟอสโฟโมลิบดิกแอซิดที่ใช้ดัดแปรตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมทางการค้าพบว่าเมื่อความเข้มข้นของฟอสโฟโมลิบดิกแอซิดเพิ่มขึ้นในช่วงร้อยละ 20-40 โดยน้ำหนัก เซลล์เชื้อเพลิงมีความทนคาร์บอนมอนอกไซด์เพิ่มขึ้นเช่นกัน

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

This research studied 4 different patterns of membrane electrode assembly (MEA) for performance and carbon monoxide (CO) tolerance: 1. Standard MEA that used commercial platinum/carbon catalyst (Pt/C, 20%wt) for both anode and cathode, 2. MEA with a layer of heteropoly acid/carbon as a CO-filtering layer on the anode, 3. MEA that used commercial Pt/C modified with a heteropoly acid on the anode and 4. MEA that used both the heteropoly acid-modified commercial Pt/C and the CO-filtering layer. According to electrochemical analysis, the MEA that used commercial Pt/C modified with 40%wt phosphotungstic acid gave the highest performance (current density of 369.87 mA/cm2 at 0.6 V and 0.15 mgPt/cm2 as catalyst loading) under pure hydrogen condition. However, the MEA that used commercial Pt/C modified with 40%wt phosphomolybdic acid gave the highest CO-tolerance (current density ratio under 100 ppm CO contamination to pure hydrogen stream of 0.583 at 0.6 V). That was consistent with the results obtained from CO stripping voltametry as the MEA that used commercial Pt/C modified with phosphotungstic acid gave the lowest CO-desorptive electrochemical surface area (ESA) and the smallest onset potential for CO oxidation. Therefore, it was concluded that the modification of Pt catalyst with polymolybdic acid can help oxidize CO. Moreover, the larger the concentration of polymolybdic acid in the range of 20-40 %wt, the higher the CO tolerance was obtained.

Link to Full Text

Share

COinS