Home arrow บทความวิทยาศาสตร์ arrow ลูกบาศก์นาโนแพลทินัม ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเซลล์เชื้อเพลิงแบบใช้ไฮโดรเจน
  
เมนูอื่นๆ
Home บทความวิทยาศาสตร์ เซ็นสมุดเยี่ยม
ลูกบาศก์นาโนแพลทินัม ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเซลล์เชื้อเพลิงแบบใช้ไฮโดรเจน PDF พิมพ์

ยานพาหนะที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงที่ได้พลังงานจากไฮโดรเจน ซึ่งจะมาทดแทนการใช้แบตเตอรี เพื่อสร้างพลังงานไฟฟ้าจากปฏิกิริยาเคมี มีอุปสรรคที่สำคัญ 2 ข้อ คือ ประสิทธิภาพต่ำและต้นทุนในการผลิตสูง นักวิทยาศาสตร์ได้ทดสอบโลหะและวัสดุหลายชนิด เพื่อนำเอาชนะปัญหาหลักทั้ง 2 ข้อนั้น

ทีมวิจัยโดยการนำของ Shouheng Sun ศาสตราจารย์ทางด้านเคมีจาก Brown เป็นผู้เชี่ยวชาญด้าน ลูกบาศก์นาโนแพลทินัม ซึ่งเป็นโลหะที่มีค่ามากและมีความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาเคมีในเซลล์เชื้อเพลิงได้ ทีมวิจัยได้แสดงว่ารูปร่างโครงสร้างของแพลทินัมที่เป็นทรงลูกบาศก์ มีส่วนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพอย่างมากในการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิง หรือในปฏิกิริยาออกซิเดชัน

แพลทินัมช่วยในการลดพลังงานก่อกัมมันต์หรือพลังงานจำนวนน้อยที่สุดที่เกิดจากการชนของอนุภาคของสารตั้งต้นแล้วทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมี ในส่วนของปฏิกิริยาออกซิเดชันในเซลล์เชื้อเพลิงซึ่งอยู่ที่ขั้วแคโทด แพลทินัมช่วยในการเร่งปฏิกิริยาการรีดักชันของออกซิเจน โดยอิเล็กตรอนจะหลุดออกจากอะตอมของไฮโดรเจน และไปรวมตัวกับอะตอมของออกซิเจนเพื่อสร้างพลังงานไฟฟ้า ปฏิกิริยานี้มีความสำคัญมากเนื่องจากมีการได้น้ำเป็นผลิตภัณฑ์ ผลิตผลพลอยได้นี้ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าก๊าซคาร์บอนได้ออกไซด์ที่ออกมาจารถยนต์ที่ใช้น้ำมันเป็นเชื้อเพลิง ซึ่งส่งผลกระทบต่อภาวะโลกร้อนด้วย นี่เองจึงเป็นเหตุผลหลักที่มีการพัฒนาเซลล์เชื้อเพลิงแบบใช้ไฮโดรเจนขึ้นมา

นักวิทยาศาสตร์ยังมีปัญหาอยู่กับการเพิ่มประสิทธิภาพของแพลทินัมให้ได้สูงสุดสำหรับปฏิกิริยารีดักชัน อุปสรรคสำคัญอยู่ที่รูปร่างและพื้นที่ผิว รูปทรงเรขาคณิตและลักษณะพื้นผิวของแพลทินัม ทางทีมวิจัยจึงได้ทำการก่อร่างแพลทินัมเป็นรูปทรงลูกบาศก์ในขนาดระดับนาโน เพื่อเพิ่มความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาเคมี

ในตอนแรกของการวิจัย สามารถควบคุมลักษณะรูปร่างของแต่ละอนุภาคให้มีลักษณะคล้ายกับลูกบาศก์ แต่มีข้อจำกัดมากมายในการควบคุมกระบวนการเหล่านี้ ทำให้เป็นไปได้ยาก จนกระทั่งตอนนี้สามารถผลิตลูกบาศก์นาโนที่มีความเหมือนกันและมีขนาดที่คงที่มากขึ้น

ในระหว่างการทดลอง ทีมวิจัยได้ทำการสร้างแพลทินัมที่มีรูปร่างแบบทรงหลายเหลี่ยมและทรงลูกบาศก์ที่มีขนาดต่าง ๆ โดยการเติม platinum acetylacetonate (Pt(acac)2) และ iron pentacarbonyl (Fe(CO)5) จำนวนเล็กน้อยลงไปที่อุณหภูมิเฉพาะหนึ่งๆ และพบว่ารูปร่างแบบลูกบาศก์ได้ประสิทธิภาพสูงสุด โดยมีพื้นที่ผิวที่ใหญ่มากและต้านทานต่อการดูดซับโดยสาร sulfate ในสารละลายของเซลล์เชื้อเพลิง

สำหรับปฏิกิริยานี้ รูปร่างของตัวเร่งปฏิกิริยาจะมีความสำคัญมากกว่าขนาดของมัน ในขั้นตอนต่อไปจะทำการทดสอบ polymer electrolyte membrane (PEM) หรือเยื่อแลกเปลี่ยนประจุบวกสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง และใช้ลูกบาศก์นาโนแพลทินัมเป็นตัวเร่ง และคาดหวังว่าจะทำให้ได้ปริมาณไฟฟ้าออกมามากขึ้น จนเหมาะสมสำหรับรถยนต์ที่ใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง และให้น้ำออกมาเป็นผลิตภัณฑ์


ที่มา
http://www.sciencedaily.com/releases/2008/04/080418090427.htm

จากรูป ภาพถ่ายจาก Transmission electron microscopy การผลิตลูกบาศก์นาโนของแพลทินัม รูปทางซ้ายแสดงลูกบาศก์นาโนแพลทินัมขนาด 7-nm ที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการรีดักชันของออกซิเจน ภาพขวาแสดงภาพขยายของลูกบาศก์เดี่ยว แสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยารีดักชันเกิดที่ผิวของลูกบาศก์นาโนนี้


Views: 1268

ความคิดเห็นแรก

Only registered users can write comments.
Please login or register.

Powered by AkoComment Tweaked Special Edition v.1.4.6
AkoComment © Copyright 2004 by Arthur Konze - www.mamboportal.com
All right reserved

< ก่อนหน้า   ถัดไป >
ขณะนี้มี 10 บุคคลทั่วไป ออนไลน์
สถิติผู้เยี่ยมชม
ผู้เยี่ยมชม: 9980074  คน
หนังสืออิเล็กทรอนิกส์
ฟิสิกส์ 1 (ภาคกลศาสตร์)
ฟิสิกส์ 1 (ความร้อน)
ฟิสิกส์ 2
กลศาสตร์เวกเตอร์
โลหะวิทยาฟิสิกส์
เอกสารคำสอนฟิสิกส์ 1
ฟิสิกส์ 2 (บรรยาย)
ฟิสิกส์พิศวง
สอนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
ทดสอบออนไลน์
วีดีโอการเรียนการสอน
แผ่นใสการเรียนการสอน
เอกสารการสอน PDF
หน้าแรกในอดีต

ทั่วไป
การทดลองเสมือน
บทความพิเศษ
ตารางธาตุ(ไทย1)
พจนานุกรมฟิสิกส์
ลับสมองกับปัญหาฟิสิกส์
ธรรมชาติมหัศจรรย์
สูตรพื้นฐานฟิสิกส์
การทดลองมหัศจรรย์
กิจกรรมการทดลองทางวิทยาศาสตร์

บททดสอบ
แบบฝึกหัดกลาง
แบบฝึกหัดโลหะวิทยา
แบบทดสอบ
ความรู้รอบตัวทั่วไป
อะไรเอ่ย ?
ทดสอบ(เกมเศรษฐี)
คดีปริศนา
ข้อสอบเอนทรานซ์
เฉลยกลศาสตร์เวกเตอร์
แบบฝึกหัดออนไลน์

สรรหามาฝาก
คำศัพท์ประจำสัปดาห์
ความรู้รอบตัว
การประดิษฐ์แของโลก
ผู้ได้รับโนเบลสาขาฟิสิกส์
นักวิทยาศาสตร์เทศ
นักวิทยาศาสตร์ไทย
ดาราศาสตร์พิศวง
สุดยอดสิ่งประดิษฐ์
การทำงานของอุปกรณ์ทางฟิสิกส์
การทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ

การเรียนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
การวัด
เวกเตอร์
การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ
การเคลื่อนที่บนระนาบ
กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
การประยุกต์กฎของนิวตัน
งานและพลังงาน
การดลและโมเมนตัม
การหมุน
สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง
การเคลื่อนที่แบบคาบ
ความยืดหยุ่น
กลศาสตร์ของไหล
กลไกการถ่ายโอนความร้อน
เทอร์โมไดนามิก
คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร
คลื่น
การสั่น และคลื่นเสียง
ไฟฟ้าสถิต
สนามไฟฟ้า
ความกว้างของสายฟ้า
ตัวเก็บประจุ
ศักย์ไฟฟ้า
กระแสไฟฟ้า
สนามแม่เหล็ก
การเหนี่ยวนำ
ไฟฟ้ากระแสสลับ
ทรานซิสเตอร์
สนามแม่เหล็กไฟฟ้า
แสงและการมองเห็น
ทฤษฎีสัมพัทธภาพ
กลศาสตร์ควอนตัม
โครงสร้างของอะตอม
นิวเคลียร์

สมัครสมาชิก
เพื่อรับเอกสารเพิ่ม!