ลักษณะเชิงเคมีไฟฟ้าของตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะซิลเวอร์-โลหะออกไซด์บนวัสดุรองรับคาร์บอน สำหรับแคโทดของเซลล์เชื้อเพลิงแอลคาไลน์น้ำตาลรีดิวซ์
Electrochemistry of Silver/Metal Oxide-based Catalysts on Carbon Support for Cathode Electrode of Reducing Sugar Alkaline Fuel Cells
Keywords:
ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะผสม , แคโทด, น้ำตาลรีดิวซ์ , เซลล์เชื้อเพลิงแอลคาไลน์, alloy catalysts , cathode , reducing sugar , alkaline fuel cellsAbstract
การศึกษาสมบัติทางเคมีไฟฟ้าของตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะซิลเวอร์-โลหะออกไซด์ 2 ชนิด ได้ แก่ AgVxOy/C และ AgMnxOy/C เพื่อวิเคราะห์ศักยภาพสำหรับเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในแคโทดของเซลล์เชื้อเพลิงแอลคาไลน์น้ำตาลรีดิวซ์แบบไม่มีเยื่อเลือกผ่าน โดยตรวจสอบสัณฐานของตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยเทคนิคกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด และตรวจวัดปริมาณธาตุองค์ประกอบในตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยเทคนิคสเปกโทรสโคปี แบบกระจายพลังงานของรังสีเอกซ์และศึกษาลักษณะ เชิงเคมีไฟฟ้าในการเร่งปฏิกิริยารีดักชันด้วยเทคนิคไซคลิกโวลแทมเมทรี พบว่าในสภาวะที่มีความเข้มข้นของเชื้อเพลิงน้ำตาลรีดิวซ์สูงขึ้น AgMnxOy/C มีสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาได้ดีกว่า AgVxOy/C โดยให้ค่ากระแสไฟฟ้ารีดักชันสูงสุดเท่ากับ -0.51 mA.cm -2 ที่ค่าศักย์ไฟฟ้า -0.22 V แม้ว่าขนาดอนุภาคเฉลี่ยของ AgMnxOy/C ใหญ่กว่าตัวเร่งปฏิกิริยาชนิด AgVxOy/C This study investigated the electrochemistry of silver/metal oxide-based catalysts on carbon support, AgVxOy/C, and AgMnxOy/C. In order to analyse the potential of catalysts in cathode electrodes for reducing sugar in alkaline fuel cell without an exchange membrane. The physical properties of the catalysts were investigated by scanning electron microscopy, and the quantity of elements in the catalysts was determined by energy dispersive x-ray spectroscopy. The electrochemical characteristics of the catalytic reduction reaction were measured by a cyclic voltammetry technique. It is found that in higher fuel concentrations the AgMnxOy/C catalyst had better catalytic activity than the AgVxOy/C catalyst. The maximum current density of the reduction peak for the AgMnxOy/C catalyst was -0.51 mA.cm-2 at -0.22 V. Although, the average particle size of AgMnxOy/C was larger than that of the AgVxOy/C catalyst.References
Ayyaru, S., Mahalingam, S., & Ahn, Y.-H. (2019). A non-noble V2O5 nanorods as an alternative cathode catalyst for microbial fuel cell applications. International Journal of Hydrogen Energy, 44(10), 4974–4984.
Brouzgou, A., & Tsiakaras, P. (2015). Electrocatalysts for Glucose Electrooxidation Reaction: A Review. Topics in Catalysis, 58(18), 1311–1327.
Chakkrapong, C. (2016). Decrease of fuel cell performance caused by coolant leakage. Doctoral dissertation Institute of Chemical Engineering and Environmental Technology. Austria: Graz University of Technology.
Ghoreishi, K. B., Ghasemi, M., Rahimnejad, M., Yarmo, M. A., Daud, W. R. W., Asim, N., & Ismail, M. (2014). Development and application of vanadium oxide/polyaniline composite as a novel cathode catalyst in microbial fuel cell. International Journal of Energy Research, 38(1), 70–77.
Karim, N. A., & Kamarudin, S. K. (2013). An overview on non-platinum cathode catalysts for direct methanol fuel cell. Applied Energy, 103, 212–220.
Kim, Y., Kim, J., & Kim, D. H. (2018). Investigation on the enhanced catalytic activity of a Ni-promoted Pd/C catalyst for formic acid dehydrogenation: Effects of preparation methods and Ni/Pd ratios. RSC Advances, 8(5), 2441–2448.
Kostowskyj, M. A., Kirk, D., & Thorpe, S. (2010). Ag and Ag–Mn nanowire catalysts for alkaline fuel cells. International Journal of Hydrogen Energy, 35, 5666–5672.
Lu, Y., Wang, Y., & Chen, W. (2011). Silver nanorods for oxygen reduction: Strong effects of protecting ligand on the electrocatalytic activity. Journal of Power Sources, 196(6), 3033–3038.
Noori, Md. T., Mukherjee, C. K., & Ghangrekar, M. M. (2017). Enhancing performance of microbial fuel cell by using graphene supported V2O5-nanorod catalytic cathode. Electrochimica Acta, 228, 513–521.
Santiago, O., Navarro, E., Raso, M., & Leo, T. J. (2016). Review of implantable and external abiotically catalysed glucose fuel cells and the differences between their membranes and catalysts. Applied Energy, 179, 497–522.
Yu, X., & Manthiram, A. (2018). Scalable Membraneless Direct Liquid Fuel Cells Based on a Catalyst-Selective Strategy. ENERGY & ENVIRONMENTAL MATERIALS, 1(1), 13–19.
Zhang, G.-Q., Zhang, X.-G., & Wang, Y.-G. (2004). A new air electrode based on carbon nanotubes and Ag– MnO2 for metal air electrochemical cells. Carbon, 42(15), 3097–3102.
