ข้อมูลผลงานวิจัยของคณาจารย์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ชื่อผลงานวิจัย : การผลิตก๊าซไฮโดรเจนจากพลังงานแสงอาทิตย์โดยระบบอิเลคโตรเคมีคัล โฟโต้เซล
Library Call : จ717
สถานที่ตั้งห้องสมุด : หอสมุดกลาง สำนักงานวิทยทรัพยาก
ตัวอย่างบทคัดย่อ : จุดประสงค์ของการวิจัยนี้ เพื่อศึกษาและแนะนำวิทยาการใหม่ของการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์ในการผลิตสารเคมี ซึ่งเป็นการเลียนแบบจากโฟโต้ซินทีซิส (Photosynthesis) ของพืช เช่น การผลิตก๊าซไฮโดรเจนโดยระบบอีเลคโทรเคมิคัล โฟโต้เซล ซึ่งประกอบด้วยอีเลคโทรด สารกึ่งตัวนำ ติตาเนี่ยม ไดออกไซด์ (TiO2) เป็นตัวดูดพลังงานแสง ทำหน้าที่คล้ายกับสารคลอโรฟีลในพืช เพื่อใช้ในการแยกโมเลกุลของน้ำ เช่นเดียวกับการผลิตก๊าซไฮโดรเจนโดยระบบอิเลคโตรไลติคเซล ซึ่งจะต้องใช้พลังงานไฟฟ้าในการผลิตก๊าซนี้ ในการทดลองโดยใช้ ติตาเนี่ยม ไดออกไซด์ฟิล์มจากการเผาแผ่นโลหะติตาเนี่ยมโดยตรงเป็นอิเลคโทรด เพื่อศึกษาอัตราการเกิดก๊าซไฮโดรเจน และประสิทธิภาพของโฟโต้เซล ซึ่งขึ้นกับความหนาของติตาเนี่ยม ไดออกไซด์ฟิล์ม ความเข้มของแสงอาทิตย์ และอุณหภูมิของสารละลาย เพื่อที่จะเพิ่มอัตราการเกิดของก๊าซและประสิทธิภาพ จึงศึกษาโดยการเพิ่มพลังงานไฟฟ้าจำนวนหนึ่งจากโซล่าร์เซลให้แก่ระบบ เพิ่มอัตราส่วนของพื้นที่ ติตาเนี่ยม ไดออกไซด์ กับ แพ็ตตินั่ม อิเลคโทรด และเร่งการเกิดก๊าซโดยการกวนสารละลาย นอกจากนี้ยังได้ศึกษาผลการเปลี่ยนอีเลคโทรดซึ่งเป็นแพ็ตตินั่ม มาเป็นเงินและทอง จากการทดลองพบว่าความหนาของติตาเนี่ยม ไดออกไซด์ ในช่วง 1-4 ?m อีเลคโทรดที่มีฟิล์มของออกไซด์หนา (3-4 ?m) จะใช้ได้ดีกว่าฟิล์มที่บาง (1 ?m) อัตราการเกิดของก๊าซและประสิทธิภาพของโฟโต้เซลมีค่าเพิ่มขึ้น เมื่อความเข้มของแสงอาทิตย์เพิ่มขึ้น ที่ความเข้มต่ำ ๆ อุณหภูมิของสารละลายช่วง 10-30 oC จะมีผลน้อยต่อการผลิตก๊าซของโฟโต้เซล แต่ที่ความเข้มสูง ๆ การผลิตก๊าซในสารละลายที่มีอุณหภูมิต่ำ ๆ จะดีกว่าอุณหภูมิห้องเล็กน้อย จากการเพิ่มอัตราการเกิดก๊าซโดยการเพิ่มพลังงานไฟฟ้าจากโซล่าร์เซล ทำให้อัตราการเกิดก๊าซเพิ่มขึ้น แต่ประสิทธิภาพของระบบมีค่าใกล้เคียงเมื่อไม่มีเพิ่มพลังงาน เมื่อเพิ่มพื้นที่ของแพ็ตตินั่ม ช่วง ๐.๒๘-๐.๙๙ ตารางเซนติเมตรและพื้นที่ติตาเนี่ยม ไดออกไซด์ ประมาณ ๓๔ ตารางเซนติเมตร จะทำให้อัตราการเกิดก๊าซเพิ่มขึ้นแต่สำหรับพื้นที่ติตาเนี่ยม ไดออกไซด์น้อย ๆ (~ ๑๐ ตารางเซนติเมตร) การเพิ่มพื้นที่ของแพ็ตตินั่มจะมีผลน้อย และการกวนสารละลายเพื่อที่จะไล่ก๊าซไฮโดรเจนที่เกาะอยู่บริเวณแพ็ตตินั่มอีเลคโทรด ซึ่งจะไปกันการเกิดก๊าซของโมเลกุลต่อไป พบว่าการกวนทำให้อัตราการเกิดจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย สำหรับการใช้อีเลคโทรดซึ่งจะทำด้วยเงินและทองแทนแพ็ตตินั่ม เงินถูกออกซิไดซ์ในสารละลายของกรด ดังนั้นเงินจึงไม่เหมาะสมที่จะใช้ในระบบนี้ สำหรับทองพบว่าอัตราการเกิดก๊าซและประสิทธิภาพของโฟโต้เซลยังต่ำกว่าการใช้แพ็ตตินั่มอยู่มาก