การพัฒนากระบวนการโฟโตอิเล็กโตรคะตะไลติกสำหรับเพิ่มปริมาณออกซิเจนในระบบตู้เลี้ยงปลา

Abstract

บทคัดย่อ         งานวิจัยนี้ได้พัฒนาเทคนิคใหม่สำหรับผลิตก๊าซออกซิเจนในตู้เลี้ยงปลา โดยอาศัยหลักการพัฒนาการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของน้ำภายใต้กระบวนการโฟโตอิเล็กโตรคะตะไลติกเพื่อเพิ่มปริมาณออกซิเจนที่ละลายได้ในน้ำ (ค่าดีโอ) ในตู้เลี้ยงปลา จุดประสงค์หลักของงานวิจัยนี้คือเพื่อเพิ่มอัตราการส่งผ่านอิเล็กตรอนจากขั้วไฟฟ้าทำงาน (อยู่ในส่วนของตู้เลี้ยงปลา) ไปยังขั้วไฟฟ้าช่วย (อยู่ในส่วน ตัวรับอิเล็กตรอน) ซึ่งทั้งสองส่วนจะถูกแยกออกจากกัน และเชื่อมต่อด้วยสะพานเกลือ ศึกษาผลของชนิดและปริมาณตัวรับอิเล็กตรอนในระบบโฟโตอิเล็กโตรคะตะไลติก โดยใช้ขั้วไฟฟ้าสารกึ่งตัวนำผสมของ FTO/WO3/BiVO4 เป็นขั้วไฟฟ้าทำงาน ผลการศึกษาพบว่าสารละลายที่ใช้เป็นตัวรับอิเล็กตรอนของ Fe3+ ที่ความเข้มข้น 0.10 โมลาร์ได้ประสิทธิภาพสูงสุดในการผลิตก๊าซออกซิเจน นอกจากนี้สะพานเกลือที่ทำจากสารละลายอิ่มตัวของ NaCl สามารถส่งผ่านอิเล็กตรอนได้ใกล้เคียงกับระบบที่ไม่มีการแยกเป็นรอยต่อ ในการศึกษา ใช้เทคนิคไซคลิกโวลแทมเมตรี และ โครโนแอมเพอร์โรเมตรีสำหรับศึกษาปฏิกิริยารีดอกซ์ที่ผิวของขั้วไฟฟ้าและประสิทธิภาพการผลิตออกซิเจนภายใต้สภาวะเร่งของแสงช่วงตามองเห็น นอกจากนี้ยังได้นำแผ่นเชลล์สุริยะมาใช้ในส่วนของการเพิ่มศักย์ไฟฟ้าซึ่งได้ผลการผลิตออกซิเจนสูงเหมาะสำหรับการประยุกต์ใช้ในระบบตู้เลี้ยงปลา ABSTRACT        A new technique for oxygen production in an aquarium container was developed by improving water oxidation reaction under photoelectrocatalytic (PEC) process in order to increase dissolved oxygen (DO) in an aquarium container. The aim of work is to increase rate of electron transfer from working electrode (in an aquarium container part) to counter electrode (accepting electron part). Both electrodes were separated and connected by salt bridge. The types and amount of accepting electron agents were studied under photo electrocatalytic process by using FTO/WO3/BiVO4 as working electrode. The accepting electron solution of 0.10M Fe3+ (aq) shows the highest efficiency for oxygen evolution. In addition, saturated NaCl as salt bridge presents similar electron transfer rate to non-junction system. Cyclic voltammetry and chronoamperometry were used to study redox reaction at electrode surface and the efficiency of oxygen production under the effect of visible light irradiation. In addition, solar cell was included in order to apply potential resulting in high oxygen production and suitable for an application in aquarium container system.