ผลของวัฏภาคของไทเทเนียมไดออกไซด์ต่อกัมมันตภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงไฟฟ้าแพลทินัม-แพลเลเดียมสำหรับปฏิกิริยารีดักชันของออกซิเจนในเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็ม

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาผลของการเติมไทเทเนียมไดออกไซด์ในสัดส่วนวัฏภาคที่แตกต่างกันต่อกัมมันตภาพและเสถียรภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม-แพลเลเดียมบนตัวรองรับคาร์บอน (PtPd/C) สำหรับปฏิกิริยารีดักชันของออกซิเจนในเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็ม ซึ่งแบ่งขอบเขตการทำงานออกเป็น 3 ส่วน ส่วนแรกเป็นการศึกษาผลของอุณหภูมิต่อการเปลี่ยนวัฏภาคของไทเทเนียมไดออกไซด์ โดยนำไทเทเนียมไดออกไซด์เชิงพาณิชย์วัฏภาคผสม (TAR) มาแคลไซน์ที่อุณหภูมิ 400 ถึง 900 องศาเซลเซียส พบว่าไทเทเนียมไดออกไซด์จะเกิดการเปลี่ยนแปลงจากวัฏภาคอนาเทสไปเป็นวัฏภาครูไทล์เมื่อเพิ่มอุณหภูมิในการแคลไซน์มากกว่า 600 องศาเซลเซียส และจะเปลี่ยนไปเป็นวัฏภาครูไทล์อย่างสมบูรณ์เมื่อใช้อุณหภูมิในการแคลไซน์สูงกว่า 800 องศาเซลเซียส ส่วนที่สองเป็นการศึกษากัมมันตภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา PtPd/C ในเซลล์เชื้อเพลิงเดี่ยวและในสารละลายกรดเมื่อมีการเติมไทเทเนียมไดออกไซด์วัฏภาคต่างๆ ลงบนชั้นตัวเร่งปฏิกิริยา จากการทดลองพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยา PtPd/C ที่เติมไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ผ่านการแคลไซน์ที่อุณหภูมิ 800 องศาเซลเซียส (T80-PtPd/C) ให้กัมมันตภาพสูงที่สุดทั้งในเซลล์เชื้อเพลิงและในสารละลายกรดเมื่อเปรียบเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยา Pt/C ตัวเร่งปฏิกิริยา PtPd/C และตัวเร่งปฏิกิริยา PtPd/C ที่มีการเติมไทเทเนียมไดออกไซด์ที่เตรียมที่อุณหภูมิอื่น (T-PtPd/C) โดยตัวเร่งปฏิกิริยาที่สังเคราะห์ขึ้นมานั้นมีกลไกการเกิดปฏิกิริยารีดักชันของออกซิเจนเป็นแบบ 4 อิเล็กตรอน และส่วนสุดท้ายคือการศึกษาผลของวัฏภาคของไทเทเนียมไดออกไซด์ต่อเสถียรภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา PtPd/C พบว่าการเติมไทเทเนียมไดออกไซด์ในชั้นตัวเร่งปฏิกิริยา PtPd/C ไม่ได้ช่วยส่งเสริมเสถียรภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าว