การเตรียมเมมเบรนเคลือบด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงประกอบที่ทนคาร์บอนมอนอกไซด์โดยการพิมพ์อิงก์เจ็ตสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็ม

Abstract

เซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็มถือเป็นหนึ่งในพลังงานทางเลือกที่สะอาดและมีประสิทธิภาพจากปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าของไฮโดรเจนและออกซิเจน อย่างไรก็ตามวิธีเตรียมชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาแบบดั้งเดิม เช่น การทาหรือการสเปรย์ มักทำให้เกิดความไม่สม่ำเสมอของชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาและมีการสูญเสียตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมมาก ทำให้ต้นทุนสูงและมีการใช้ประโยชน์ตัวเร่งปฏิกิริยาน้อยงานวิจัยนี้ศึกษาการเตรียมเมมเบรนเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาโดยการพิมพ์ตัวเร่งปฏิกิริยาลงบนเมมเบรนโดยตรงด้วยเครื่องพิมพ์อิงก์เจ็ตแบบไพอิโซอิเล็กทริก (Piezoelectric inkjet printer) เนื่องจากปริมาตรของหยดหมึกเล็กถึง 10 พิโกลิตรและการพิมพ์เต็มพื้นที่ที่ตั้งค่าได้ ทำให้สามารถกำหนดรูปร่างของชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาได้แน่นอนโดยไม่จำเป็นต้องใช้หน้ากาก เมมเบรนเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมบนตัวรองรับคาร์บอนปริมาณ 0.15 มิลลิกรัมต่อตารางเซนติเมตรที่เตรียมได้ให้ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า 476 มิลลิแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร ที่ศักย์ไฟฟ้า 0.6 โวลต์ นอกจากนี้งานวิจัยนี้ยังศึกษาความทนคาร์บอนมอนอกไซด์ของเมมเบรนเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงประกอบเทียบกับชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาเดี่ยว และพบว่าเมมเบรนเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมรูทิเนียมบนตัวรองรับคาร์บอนเพียงชั้นเดียวมีความทนคาร์บอนมอนอกไซด์ดีที่สุด อีกทั้งยังทำการขยายส่วนเมมเบรนเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าวโดยการพิมพ์อิงก์เจ็ตลงบนเมมเบรนจาก 5 ตารางเซนติเมตรเป็น 25 ตารางเซนติเมตร พบว่าเมมเบรนประกอบขั้วไฟฟ้าที่ผ่านการขยายส่วนมีความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าที่ศักย์ไฟฟ้าที่ 0.6 โวลต์ลดลงเพียงร้อยละ 11 เท่านั้น