นิกเกิลโคบอลต์ซัลไฟด์บนรีดิวซ์แกรฟีนออกไซด์ที่เจือด้วยไนโตรเจนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงไฟฟ้าของปฏิกิริยาออกซิเจนสำหรับแบตเตอรี่ซิงค์-อากาศที่ประจุไฟซ้ำได้

Abstract

ในปัจจุบันมีความต้องการใช้พลังเพิ่มมากขึ้นในทุกปีส่งผลให้มีการพัฒนาเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับพลังงานหมุนเวียนเพิ่มมากขึ้น แต่พลังงานหมุนเวียนเหล่านี้มีอัตราการผลิตพลังงานไม่ คงที่ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและสิ่งแวดล้อม จึงต้องอาศัยระบบกักเก็บพลังงานเข้ามาช่วย ด้วย สาเหตุนี้จึงส่งผลให้เกิดการพัฒนาของเทคโนโลยีในด้านอุปกรณ์กักเก็บพลังงานควบคู่ไปด้วย แบตเตอรี่สังกะสี–อากาศเป็นหนึ่งในแบตเตอรี่โลหะ–อากาศที่ได้รับความสนใจอย่างมากด้วย เหตุผลคือ ให้พลังงานสูง มีความเสถียรภาพ ความเร็วในการเกิดปฏิกิริยา และความสามารถในการ ผันกลับของปฏิกิริยา นอกจากนี้สังกะสียังเป็นธาตุที่มีปริมาณมากในโลก มีราคาถูก และมีความ ปลอดภัยในการใช้งาน แบตเตอรี่สังกะสี–อากาศแบบทุติยภูมิสามารถจ่ายและประจุไฟฟ้าได้ผ่าน ปฏิกิริยาออกซิเจนรีดักชันและปฏิกิริยาการเกิดออกซิเจน แต่อย่างไรก็ตามปฏิกิริยาทั้งสองนี้เกิดขึ้น เองได้ช้าจึงต้องมีตัวเร่งปฏิกิริยามาช่วยให้เกิดปฏิกิริยาได้เร็วขึ้น นิกเกิลโคบอลต์ซัลไฟด์เป็นตัวเร่ง ปฏิกิริยาที่ได้รับความสนใจเนื่องจากมีประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาทั้งสองได้ดี และมีราคาถูก ซึ่งในงานวิจัยนี้จะสังเคราะห์นิกเกิลโคบอลต์ซัลไฟด์ที่รองรับด้วยรีดิวซ์แกรฟีนออกไซด์และรีดิวซ์แกรฟีนออกไซด์ที่เจือด้วยไนโตรเจนเพื่อศึกษาประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาออกซิเจนเปรียบเทียบ กับตัวเร่งปฏิกิริยาเชิงพาณิชย์ แพลทินัมบนคาร์บอน ผลการทดลองพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่ สังเคราะห์ได้ทั้ง 2 ชนิด มีประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาออกซิเจนได้ดีใกล้เคียงกัน แต่มี ประสิทธิภาพต่ำกว่าแพลทินัมบนคาร์บอนสำหรับปฏิกิริยาออกซิเจนรีดักชัน และเมื่อนำตัวเร่ง ปฏิกิริยาที่สังเคราะห์ได้ทั้ง 2 ชนิด มาใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในแบตเตอรี่สังกะสี–อากาศ เปรียบเทียบผลกับแพลทินัมบนคาร์บอน พบว่าแบตเตอรี่ที่ใช้แพลทินัมบนคาร์บอนมีประสิทธิภาพ ที่สูงกว่า แต่มีความทนทานในการใช้งานต่ำกว่ามาก