การสังเคราะห์แพลทินัมโคบอลต์บนคาร์บอนในรูปแบบ core-shell เพื่อใช้ในปฏิกิริยาออกซิเดชันที่ขั้วแคโทดของเซลเชื้อเพลิงแบบเยื่อเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน

เอกรัตน์ วงษ์แก้ว

dc.contributor.author	เอกรัตน์ วงษ์แก้ว
dc.contributor.other	มหาวิทยาลัยบูรพา. คณะวิศวกรรมศาสตร์
dc.date.accessioned	2020-04-02T08:14:04Z
dc.date.available	2020-04-02T08:14:04Z
dc.date.issued	2562
dc.identifier.uri	http://dspace.lib.buu.ac.th/xmlui/handle/1234567890/3837
dc.description.abstract	งานวิจัยนี้นี้มีวัตถุประสงค์ เพื่อศึกษาสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบโลหะคู่ที่มีโครงสร้างแบบแกนกลางและเปลือกหุ้มของโลหะแพลทินัม-โคบอลต์บนตัวรองรับคาร์บอนเพื่อใช้ในปฏิกิริยาออกซิเจนรีดักชั่น โดยใช้วิธีการเตรียม 2 วิธี ได้แก่ การเติมโลหะโคบอลต์บนคาร์บอนด้วยวิธีแรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิตที่แข็งแรง พบว่าโคบอลต์มีการกระจายตัวอย่างดีบนคาร์บอน โดยมีขนาดผลึกเฉลี่ย 1.6 นาโนเมตร ที่ปริมาณโคบอลต์เป็นร้อยละ 5.0 โดยน้ำหนัก และการพอกพูนโลหะแพลทินัมบนโคบอลต์ด้วยวิธีการพอกพูนแบบไม่ใช้ไฟฟ้า สัดส่วนของการปกคลุมโลหะแพลทินัมบนโคบอลต์ ที่ 0.75, 1.0, 1.5 และ 2.0 โมโนเลเยอร์ ใช้สารละลายกรดคลอโรแพลทินิค (H2PtCl6) เป็นสารตั้งต้น, ไดเมธิลเอมีนโบเรน (DMAB) เป็นสารรีดิวซ์ และโซเดียมซิเตรตเป็นสารปรับเสถียร ปริมาณไดเมธิลเอมีนโบเรนต่อโซเดียมซิเตรตต่อคลอโรแพลทินิคแอนไอออน คิดเป็น 5:5:1 โดยโมล ค่าความเป็นกรด-ด่างที่ 10 อุณหภูมิห้อง จากการทดลองพบว่าปริมาณแพลทินัมที่พอกพูนบนโคบอลต์ที่สัดส่วนปกคลุมทางฤษฎี 0.75, 1.0, 1.5 และ 2.0 โมโนเลเยอร์ ในหน่วยร้อยละโดยน้ำหนักเป็นดังนี้ 5.5, 7.2, 10.9 และ 15.2 ตามลำดับ การวิเคราะห์โครงสร้างและขนาดผลึกด้วยเครื่องเอกซ์เรย์ดิฟแฟรคชันพบว่าขนาดผลึกเฉลี่ยแพลทินัมประมาณ 2.0-2.5 นาโนเมตร และพบโครงสร้างแบบอัลลอยด์ ส่วนการวิเคราะห์โครงสร้างของตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยเครื่องกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (STEM) พบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม-โคบอลต์บนตัวรองรับคาร์บอนเกิดโครงสร้างแบบแกนกลางและเปลือกหุ้มในการวิเคราะห์สมบัติทางเคมีไฟฟ้าพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยา 0.75 โมโนเลเยอร์ให้ค่า ECSA สูงสุดที่ 128.6 ตารางเมตร ต่อกรัมแพลทินัม ในการทดสอบการเร่งปฏิกิริยา ORR พบว่าค่า Mass activity ของตัวเร่งปฏิกิริยาทุกตัวในรูปแบบแกนกลางเปลือกหุ้มสูงกว่า 20%Pt/C (E-Tek) และตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม โคบอลต์ที่มีแพลทินัมพอกพูน 1.5 โมโนเลเยอร์ให้ค่า Surface activity สูงสุดที่ 0.056 แอมแปร์ต่อตารางเมตร ถือว่าเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยา ORR ได้ดีที่สุด นอกจากนี้ยังพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม โคบอลต์รูปแบบแกนกลางเปลือกหุ้มมีความคงทนต่อสภาวะการป้อนโหลดแบบ cyclic ไม่มีการลดลงของประสิทธิภาพการทำงาน และไม่พบการหลุดร่อนจากขั้วไฟฟ้า	th_TH
dc.description.sponsorship	งานวิจัยนี้ได้รับทุนสนับสนุนการวิจัยจากงบประมาณเงินรายได้จากเงินอุดหนุนจากรัฐบาล (งบประมาณแผ่นดิน) ประจำปีงบประมาณ 2560	th_TH
dc.language.iso	th	th_TH
dc.publisher	คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา	th_TH
dc.subject	สาขาวิศวกรรมศาสตร์และอุตสาหกรรมวิจัย	th_TH
dc.subject	เซลล์เชื้อเพลิง	th_TH
dc.subject	สารเคมี	th_TH
dc.title	การสังเคราะห์แพลทินัมโคบอลต์บนคาร์บอนในรูปแบบ core-shell เพื่อใช้ในปฏิกิริยาออกซิเดชันที่ขั้วแคโทดของเซลเชื้อเพลิงแบบเยื่อเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน	th_TH
dc.title.alternative	Preparation of Pt-Co/C core-shell nanocatalysts for ORR in PEM fuel cells	en
dc.type	Research	th_TH
dc.author.email	akkarat@buu.ac.th	th_TH
dc.year	2562	th_TH
dc.description.abstractalternative	This work aims to study the core-shell structured preparation of Pt-Co/Carbon XC72 using as a catalyst for the oxygen reduction reaction. There are 2 preparation techniques: strong electrostatic adsorption for Co core, and electroless deposition (ED) for Pt-shell. The loading of Co was 5.0%wt. Co was well dispersed on Carbon with an average crystalline size of 1.6 nm. For ED, hexachloroplatinic acid (H2PtCl6) was used as a Pt precursor; dimethylamine borane (DMAB) was a reducing agent and sodium citrate was used as a stabilizer. The molar ratio of DMAB to sodium citrate to Chloroplatinic anion was 5:5:1. The preparation condition was controlled to pH 10, room temperature and the solution was rigorously stirred. The results showed that with various Pt precursor concentrations (0.75, 1.0, 1.5 and 2.0 monolayer), Pt was successfully deposited on Co with different loadings: 5.5, 7.2, 10.9 and 15.2%wt, respectively. XRD results showed that the presence of Pt peaks was observed for all samples. The average crystalline size of Pt was 2.0-2.5 nm. Furthermore, alloy structure was also observed, STEM images indicated the core-shell structure produced. Electrochemical evaluation of the Pt-Co/C catalysts showed the high active surface, mass activities and surface activities for oxygen reduction reaction compared to commercial Pt/C fuel cell catalyst. A 1.5MLPt-Co/C has the highest SA of 0.056 m2/gPt and it is the best candidate catalyst for ORR. Moreover, the durability test was conducted with 7200 cyclic potential. There was no deactivation of the catalyst observed.	en