การเตรียมเส้นใยแพลทินัม-ไฮดรอกซีอะพาไทต์สำหรับการใช้งานในเซลล์เชื้อเพลิงไดเรกต์เอทานอล

Abstract

งานวิจัยนี้ได้เตรียมเส้นใยนาโนแพลทินัม (Pt) เส้นใยไฮดรอกซีอะพาไทต์ (HA) และเส้นใยแพลทินัม-ไฮดรอกซีอะพาไทต์ (Pt-HA) ด้วยเทคนิคอิเล็กโทรสปินนิง สำหรับใช้งานเป็นวัสดุแอโนดในเซลล์เชื้อเพลิงไดเรกต์เอทานอล จากผลการทดลองพบว่าสภาวะที่เหมาะสมต่อการเตรียมเส้นใยสรุปได้ดังนี้ (i) เส้นใยนาโน Pt/PVP: สารละลายตั้งต้นที่ประกอบด้วย H2PtCl6·6H2O 38 mg/mL และ PVP (MW = 1.3x106 g/mol) 38 mg/mL ในตัวทำละลายผสมระหว่างน้ำและเอทานอลที่อัตราส่วนโดยปริมาตรที่ 0.25 อัตราการฉีดสาร 0.3 mL/h ความต่างศักย์ 4.5 kV และระยะห่างระหว่างปลายเข็มและวัสดุรองรับ 6 cm (ii) เส้นใย HA/PVP: สารแขวนลอยตั้งต้นที่ประกอบด้วยผง HAP 200 mg/mL และ PVP (MW = 3.6x105 g/mol) 80 mg/mL ในเอทานอล โดยใช้อัตราการฉีดสาร 3.0 mL/h ที่ความต่างศักย์ 12 kV และระยะห่างระหว่างปลายเข็มและวัสดุรองรับ 10 cm และ (iii) เส้นใย Pt-HA/PVP: สารแขวนลอยตั้งต้นที่ประกอบด้วยผง HAP 150 mg/mL และ PVP (MW = 1.3x106 g/mol) 80 mg/mL ในเอทานอล โดยใช้อัตราส่วน Pt:HA ของสารตั้งต้นที่ 1:20 โดยน้ำหนัก อัตราการฉีดสาร 1.0 mL/h ความต่างศักย์ 6 kV และระยะห่างระหว่างปลายเข็มและวัสดุรองรับ 10 cm โดยเส้นใยทั้งสามชนิดจะผ่านการเผาแคลไซน์ที่อุณหภูมิ 500°C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ผลการทดสอบเอทานอลออกซิเดชันแอกทิวิตีพบว่าเส้นใย Pt-HA และ HAP มีการนำไฟฟ้าที่ต่ำมากทำให้ไม่พบพีคของการเกิดเอทานอลออกซิเดชันขึ้น แต่เมื่อปรับขั้วทดสอบโดยการเคลือบเส้นใยนาโน Pt บนแท่งแกรไฟต์ก่อนเคลือบเส้นใย Pt-HA ด้วยอัตราส่วน Pt:Pt-HA โดยน้ำหนักในช่วง 60:40 -100:0 พบว่าลำดับของเอทานอลออกซิเดชันแอกทิวิตี คือ 90:10 > 80:20 > 100:0 > 60:40 แสดงให้เห็นว่าการใช้เส้นใย Pt-HA สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการเกิดเอทานอลออกซิเดชันได้ แต่ถ้าสัดส่วนของเส้นใย Pt-HA สูงเกินไปจะส่งผลต่อการนำไฟฟ้าของขั้วทำให้ลดอัตราการเกิดเอทานอลออกซิเดชันลง