การเตรียมชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมรูทิเนียม/คาร์บอนโดยการพิมพ์อิงก์เจ็ตบนชั้นแพร่แก๊สสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็ม

Abstract

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นที่จะพัฒนาการพอกพูนตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมรูทิเนียม/คาร์บอนลงบนชั้นแพร่แก๊ส (GDL) สำหรับเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็มด้วยวิธีการพิมพ์อิงก์เจ็ต โดยในงานวิจัยนี้สามารถเตรียมหมึกพิมพ์ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีสมบัติความหนืด 3.2 เซนติพอยส์ และแรงตึงผิวกับ 34 มิลลินิวตัน/เมตร ซึ่งใกล้เคียงกับสมบัติหมึกพิมพ์ทางการค้าและศึกษาเปรียบเทียบสมรรถนะเยื่อแผ่นประกอบขั้วไฟฟ้า (MEA) ที่เตรียมด้วยวิธีต่างๆโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม พบว่า MEA ที่เตรียมด้วยวิธีการพิมพ์ให้ค่าความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าสูงที่สุดอยู่ที่ 537 มิลลิแอมป์ต่อตารางเซนติเมตร ที่ศักย์ไฟฟ้า 0.6 โวลต์ จากนั้นศึกษาหาปริมาณความเข้มข้นที่เหมาะสมของตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสมแพลทินัมรูทิเนียมที่ร้อยละ 5, 20 และ 40 โดยน้ำหนัก พบว่าปริมาณความเข้มข้นของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ให้สมรรถนะสูงที่สุดคือ ความเข้มข้นร้อยละ 20 โดยน้ำหนัก ให้ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า 253 มิลลิแอมป์ต่อตารางเซนติเมตร ที่ 0.6 โวลต์ มากกว่าความเข้มข้นร้อยละ 5 และ 40 โดยน้ำหนัก อยู่ร้อยละ 15.8 และ 45.5 ตามลำดับ จากนั้นศึกษาประสิทธิภาพในการขยายขนาดเยื่อแผ่นประกอบขั้วไฟฟ้าด้วยวิธีการพิมพ์อิงก์เจ็ต โดยทดสอบในเซลล์เชื้อเพลิงแบบแถวลำดับ (Array fuel cell) พบว่าวิธีการพิมพ์อิงก์เจ็ตมีประสิทธิภาพดีในการขยายขนาดขั้วไฟฟ้าในขนาด 25 ตารางเซนติเมตร ซึ่งมีความเบี่ยงเบนความหนาแน่นในแต่ละตำแหน่งเพียงร้อยละ 7.8 แต่ยังไม่เหมาะสมที่จะขยายขนาดขั้วไฟฟ้าขนาดเกิน 100 ตารางเซนติเมตร