การตรวจสอบประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทนทานต่อกลีเซอรอลเพื่อใช้ในขั้วคาโทดในเซลล์เชื้อเพลิงอัลคาไลน์กลีเซอรอล
คำสำคัญ:
เซลล์เชื้อเพลิงอัลคาไลน์, กลีเซอรอล, ปฏิกิริยารีดักชัน, ขั้วคาโทด, ตัวเร่งปฏิกิริยาบทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทนทานต่อกลีเซอรอลสำหรับขั้วคาโทดในเซลล์เชื้อเพลิงอัลคาไลน์กลีเซอรอล จากการศึกษาลักษณะพื้นผิวและการกระจายตัวของโลหะผสม พบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยา Pd/C Ag/C AgVxOy/C VxOy/C และ W/C มีลักษณะพื้นผิวและการกระจายตัวของโลหะบนตัวรองรับที่สม่ำเสมอ ตัวเร่งปฏิกิริยา Pd/C Ag/C และ AgVxOy/C มีประสิทธิภาพในการเกิดปฏิกิริยารีดักชันได้ดีกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา W/C เมื่อไม่เจือด้วยกลีเซอรอล ส่วนการทดสอบประสิทธิภาพของการเกิดปฏิกิริยารีดักชันของตัวเร่งปฏิกิริยาเมื่อเจือด้วยกลีเซอรอล พบว่า Ag/C และ AgVxOy/C สามารถทนทานต่อการเจือด้วยกลีเซอรอลและไม่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันขึ้น จึงมีแนวโน้มที่จะสามารถนำไปใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับขั้วคาโทดของเซลล์เชื้อเพลิงอัลคาไลน์ได้
References
Muneeb, O., Do, E., Boyd, D., Perez, J. and Haan, J.L., 2019, “PdCu/C Anode Catalysts for the Alkaline Ascorbate Fuel Cell,” Applied Energy, 235, pp. 473-479.
Zhang, Z., Xin, L., Qi, J., Chadderdon, D.J. and Li, W., 2013, “Supported Pt, Pd and Au Nanoparticle Anode Catalysts for Anion-exchange Membrane Fuel Cells with Glycerol and Crude Glycerol Fuels,” Applied Catalysis B: Environmental, 136-137, pp. 29-39.
Bianchini, C., Bambagioni, V., Filippi, J., Marchionni, A., Vizza, F., Bert, P. and Tampucci, A., 2009, “Selective Oxidation of Ethanol to Acetic Acid in Highly Efficient Polymer Electrolyte Membrane-direct Ethanol Fuel Cells,” Electrochemistry Communications, 11 (5), pp. 1077-1080.
Geraldes, A.N., Da Silva D.F., Silva, L.G.D.A., Spinacé, E.V., Neto, A.O. and Dos Santos, M.C., 2015, “Binary and Ternary Palladium Based Electrocatalysts for Alkaline Direct Glycerol Fuel Cell,” Journal of Power Sources, 293, pp. 823-830.
Rostami, H., Omrani, A. and Rostami, A.A., 2015, “On the Role of Electrodeposited Nanostructured Pd–Co Alloy on Au for the Electrocatalytic Oxidation of Glycerol in Alkaline Media,” International Journal of Hydrogen Energy, 40 (30), pp. 9444-9451.
Yahya, N., Kamarudin, S.K., Karim, N.A., Masdar, M.S., Loh, K.S. and Lim, K.L., 2019, “Durability and Performance of Direct Glycerol Fuel Cell with Palladium-aurum/vapor Grown Carbon Nanofiber Support,” Energy Conversion and Management, 188, pp. 120-130.
An, L. and Zhao, T.S., 2011, “Performance of an Alkaline-acid Direct Ethanol Fuel Cell,” International Journal of Hydrogen Energy, 36 (16), pp. 9994-9999.
Shen, S.Y., Zhao, T.S., Xu, J.B. and Li, Y.S., 2010 “Synthesis of PdNi Catalysts for the Oxidation of Ethanol in Alkaline Direct Ethanol Fuel Cells,” Journal of Power Sources, 195 (4), pp. 1001-1006.
Li, N., Xia, W.Y., Xu, C.W. and Chen, S., 2017, “Pt/C and Pd/C Catalysts Promoted by Au for Glycerol and Co Electrooxidation in Alkaline Medium,” Journal of the Energy Institute, 90 (5), pp. 725-733.
Inoue, H., Kimura, S., Teraoka, Y., Chiku, M., Higuchi, E. and Lam, B.T.X., 2018, “Mechanism of Glycerol Oxidation Reaction on Silver-modified Palladium Electrode in Alkaline Medium,” International Journal of Hydrogen Energy, 43 (40), pp. 18664-18671.
Yongprapat, S., Therdthianwong, A. and Therdthianwong, S., 2018, “Improvement of Catalytic Performance of AuAg/C Catalysts Prepared by Galvanic Displacement Technique for Glycerol Electrooxidation in Alkaline Medium,” Journal of Applied Electrochemistry, 48 (3), pp. 317-328.
Chinchilla, L.E., Olmos, C.M., Villa, A., Carlsson, A., Prati, L., Chen, X. and Hungría, A.B., 2015, “Ru-modified Au Catalysts Supported on Ceria–zirconia for the Selective Oxidation of Glycerol,” Catalysis Today, 253, pp. 178-189.
Melchor, J.J. and Fortes, I.C.P., 2018, “Bio-oil Production by Pyrolysis of Metal Soaps Derived from Macauba Pulp Oil,” Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 135, pp. 101-110.
Fernández, P.S., Ferreira, D.S., Martins, C.A., Troiani, H.E., Camara, G.A. and Martins, M.E., 2013, “Platinum Nanoparticles Produced by EG/PVP Method: The Effect of Cleaning on the Electro-oxidation of Glycerol,” Electrochimica Acta, 98, pp. 25-31.
Fernández, P.S., Martins, M.E. and Camara, G.A., 2012 “New Insights about the Electro-oxidation of Glycerol on Platinum Nanoparticles Supported on Multi-walled Carbon Nanotubes,” Electrochimica Acta, 66, pp. 180-187.
Zhang, C., Wang, T., Liu, X. and Ding, Y., 2016, “Selective Oxidation of Glycerol to Lactic Acid over Activated Carbon Supported Pt Catalyst in Alkaline Solution,” Chinese Journal of Catalysis, 37 (4), pp. 502-509.
Habibi, B. and Ghaderi, S., 2015, “Synthesis, Characterization and Electrocatalytic Activity of Co@Pt Nanoparticles Supported on Carbon-ceramic Substrate for Fuel Cell Applications,” International Journal of Hydrogen Energy, 40 (15), pp. 5115-5125.
Asteazaran, M., Bengió, S., Triaca, W.E. and Castro Luna, A.M., 2014, “Methanol Tolerant Electrocatalysts for the Oxygen Reduction Reaction,” Journal of Applied Electrochemistry, 44, pp. 1271-1278.
Fashedemi, O.O. and Ozoemena, K.I., 2013, “Enhanced Methanol Oxidation and Oxygen Reduction Reactions on Palladium-decorated FeCo@Fe/C Core-shell Nanocatalysts in Alkaline Medium,” Physical Chemistry Chemical Physics, 15, pp. 20982-20991.
Demarconnay, L., Coutanceau, C. and Léger, J.M., 2004, “Electroreduction of Dioxygen (ORR) in Alkaline Medium on Ag/C and Pt/C Nanostructured Catalysts - Effect of the Presence of Methanol,” Electrochimica Acta, 49, pp. 4513-4521.
Li, H., Li, H., Wu, S. and Liao, C., 2016, “Facile Synthesis, Characterization, and Electrochemical Performance of Multi-scale AgVO3 Particles,” Journal of Alloys and Compounds, 674, pp. 56-62.
Meng, H. and Shen, P.K., 2006, “Novel Pt-free Catalyst for Oxygen Electroreduction,” Electrochemistry Communications, 8, pp. 588-594.
Garcia, A.C., Linares, J.J., Chatenet, M.T. and Edson, A., 2014, “NiMnOx/C: A Non-noble Ethanol-Tolerant Catalyst for Oxygen Reduction in Alkaline Exchange Membrane DEFC,” Electrocatalysis, 5, pp. 41-49.
Qi, L., Mingshuang, L., Qiaoxia, L. and Qunjie, X., 2015 “Preparation and Electrocatalytic Characteristics of PdW/C Catalyst for Ethanol Oxidation,” Journal of catalysts, 5, pp. 1068-1078.
Chen, C., Harry, B., Suryanto, R., Zhao, C., Jiang, X. and Yu, A., 2015, “Direct Hydrothermal Synthesis of Carbonaceous Silver Nanocables for Electrocatalytic Applications,” Small, 11 (29), pp. 3557–3567.
Ashok, A., Kumar, A., Matin, M.A. and Tarlochan, F., 2018, “Synthesis of Highly Efficient Bifunctional Ag/Co3O4 Catalyst for Oxygen Reduction and Oxygen Evolution Reactions in Alkaline Medium,” ACS Omega, 3, pp.7745-7756.
Huang, K., Bi, K., Liang, C., Lin, S., Zhang, R.W., Wang, J.H., Tang, L. and Lei, M., 2015, “Novel VN/C Nanocomposites as Methanol-tolerant Oxygen Reduction Electrocatalyst in Alkaline Electrolyte,” Scientific Reports, 5, pp. 1-9.
Kannan, R., Rhan, A., Dong, K. and Yoo, J., 2014, “Enhanced Electrooxidation of Methanol, Ethylene Glycol, Glycerol, and Xylitol over a Polypyrrole/manganese Oxyhydroxide/palladium Nanocomposite Electrode,” Journal of Applied Electrochemistry, 44, pp. 893–902.
Simoes, M., Baranton, S. and Coutanceau, C., 2010, “Electro-oxidation of Glycerol at Pd Based Nano-catalysts for an Application in Alkaline Fuel Cells for Chemicals and Energy Cogeneration,” Applied Catalysis B: Environmental, 93, pp. 354-362.
Cermenek, B., Genorio, B., Winter, T., Wolf, S., Connell, J.G., Roschger, M., Letofsky-Papst, I., Kienzl, N., Bitschnau, B. and Hacker, V., 2020, “Alkaline Ethanol Oxidation Reaction on Carbon Supported Ternary PdNiBi Nanocatalyst using Modified Instant Reduction Synthesis Method,” Electrocatalysis, 11, pp. 203-214.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
How to Cite
ฉบับ
บท
License
Copyright (c) 2021 มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
เนื้อหาของบทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science and Engineering Connect ในทุกรูปแบบ รวมถึงข้อความ สมการ สูตร ตาราง ภาพ ตลอดจนภาพประกอบในรูปแบบอื่นใด เป็นลิขสิทธิ์ของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี การนำเนื้อหา ไม่ว่าจะในรูปแบบใด ของบทความไปใช้ประโยชน์ในเชิงพาณิชย์ ต้องได้รับอนุญาตจากบรรณาธิการวารสารอย่างเป็นลายลักษณ์อักษรก่อนเท่านั้น
