การเตรียมขั้วไฟฟ้าที่มีแพลทินัมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็มโดยวิธีการพอกพูนด้วยไฟฟ้า

Abstract

การพอกพูนด้วยไฟฟ้าเป็นเทคนิคหนึ่งที่ใช้ในการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาของขั้วไฟฟ้าสำหรับเอ็มอีเอของเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็ม งานวิจัยนี้ได้ศึกษาการพอกพูนของตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม ด้วยไฟฟ้าบนผ้าคาร์บอนที่ผ่านการเตรียมพื้นผิวให้มีปริมาณสารของชั้นที่มีคุณสมบัติชอบน้ำ 0.8 มิลลิกรัมต่อตารางเซนติเมตร ด้วยรูปแบบของการให้กระแสไฟฟ้าในการพอกพูนแบบคงที่ ที่ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าในการพอกพูน (iDC) 5-40 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร ความหนาแน่นประจุไฟฟ้า 2-6 คูลอมป์ต่อตารางเซนติเมตร และการให้กระแสไฟฟ้าแบบเป็นช่วงๆ ที่ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าสูงสุดในการพอกพูนแต่ละช่วง (ip) 20-200 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร (Duty cycle ร้อยละ 5-50) ที่ความหนาแน่นประจุไฟฟ้า 2 คูลอมป์ต่อตารางเซนติเมตร ความถี่ 1-100 เฮริตซ์ พบว่าเอ็มอีเอที่เตรียมจากขั้วไฟฟ้าที่ผ่านการพอกพูนตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยการให้กระแสไฟฟ้าแบบเป็นช่วงๆ ให้สมรรถนะของเซลล์เชื้อเพลิงสูงกว่าเอ็มอีเอที่เตรียมจากขั้วไฟฟ้าทางการค้า (อัดเอ็มอีเอเอง) และการพอกพูนด้วยกระแสไฟฟ้าแบบคงที่ โดยสามารถให้ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า 318 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตรที่ค่าความต่างศักย์ 0.6 โวลต์ ในขณะที่ขั้วไฟฟ้าจากการเตรียมด้วยการให้กระแสไฟฟ้าแบบคงที่และขั้วไฟฟ้าทางการค้าจากบริษัท Electrochem, Inc. ให้ค่าเพียง 258 และ 215 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร ตามลำดับ ที่ค่าความต่างศักย์เดียวกัน นอกจากนั้นเทคนิคการวิเคราะห์ด้วย SEM EDX TEM และ XRD ได้นำมาใช้เพื่อศึกษาสมบัติทางกายภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมได้