การเพิ่มประสิทธิภาพของแบตเตอรี่อะลูมิเนียมอากาศโดยการใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์ผสม ระหว่างสารละลายโซเดียมคลอไรด์และสารละลายเฟอรัสซัลเฟต (FeSO4)
-
คำสำคัญ:
วัสดุนาโนคาร์บอนรูปทรงหัวหอม, อิเล็กโทรไลต์ที่มีน้ำเป็นตัวทำละลาย, แอโนดิกโพลาไรเซชัน, แคโทดิกโพลาไรเซชัน, แบตเตอรี่โลหะอากาศบทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อปรับปรุงการกัดกร่อนของขั้วอะลูมิเนียมรวมทั้งปรับปรุงการเข้ารับออกซิเจน (ORR) ของขั้วแคโทดและการเพิ่มความจุพลังงานของแบตเตอรี่อะลูมิเนียมอากาศ โดยใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์ผสมระหว่างสารละลายโซเดียมคลอไรด์และสารละลายเฟอรัสซัลเฟต (FeSO4) ในสัดส่วนที่แตกต่างกัน โดยทำการทดสอบทางเคมีไฟฟ้าในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ผสมที่อุณหภูมิห้อง อีกทั้งทำการวิเคราะห์โครงสร้างและองค์ประกอบทางเคมีบนพื้นผิวของขั้วอะลูมิเนียมและขั้วแคโทดโดยใช้เครื่อง SEM และ EDS ผลการศึกษาพบว่าสารละลายอิเล็กโทรไลต์ผสมทำให้เกิดชั้นฟิล์มสีเหลืองที่มีองค์ประกอบของธาตุเหล็กเคลือบบนพื้นผิวของขั้วอะลูมิเนียมและสามารถลดการกัดกร่อนของขั้วอะลูมิเนียมได้ ส่วนขั้วแคโทดพบว่ามีการสะสมผลึกของธาตุที่มีองค์ประกอบของโซเดียมน้อยกว่าการใช้สารละลายโซเดียมคลอไรด์ นอกจากนี้การวิเคราะห์พฤติกรรมการเข้ารับออกซิเจนของขั้วแคโทดด้วยวิธีแคโทดิกโพลาไรเซชันยังพบว่าการใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์ผสมช่วยปรับปรุงการเข้ารับออกซิเจนของขั้วแคโทดให้ดีขึ้น โดยสารละลายอิเล็กโทรไลต์ผสมที่สัดส่วน 95:5 ความหนาแน่นกระแสปลดปล่อย 5 มิลลิแอมป์ต่อตารางเซนติเมตร (mAcm-2) ให้ค่าความจุพลังงานสูงถึง 1,543 มิลลิแอมแปร์ชั่วโมงต่อกรัม (mAhg-1) ซึ่งสารละลายอิเล็กโทรไลต์ผสมสามารถเพิ่มความจุพลังงานของแบตเตอรี่อะลูมิเนียมอากาศได้สูงกว่าการใช้สารละลายโซเดียมคลอไรด์เพียงอย่างเดียวถึง 1.4 เท่า
References
Castle, J. E., Epler, D. C., &Peplow, D. B. (1976). ESCA investigation of iron-rich protective films on aluminium brass condenser
tubes. Corrosion Science, 16(3), 145–157. https://doi.org/10.1016/0010-938x(76)90055-x
Egan, D. R., Ponce de León, C., Wood, R. J. K., Jones, R. L., Stokes, K. R., & Walsh, F. C. (2013). Developments in electrode
materials and electrolytes for aluminium–air batteries. Journal of Power Sources, 236, 293–310.
https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.01.141
Flis-Kabulska, I., &Flis, J. (2016). Electroactivity of Ni–Fe cathodes in alkaline water electrolysis and effect of corrosion.
Corrosion Science, 112, 255–263.
https://doi.org/10.1016/j.corsci.2016.07.017
Goel, P., Dobhal, D., & Sharma, R. C. (2020). Aluminum–air batteries: A viability review. Journal of Energy Storage, 28(101287),
https://doi.org/10.1016/j.est.2020.101287
Gong, Q.-J., Li, H.-J., Yao, C.-Z., Zhang, S.-Y., Li, K.-Z., & Wang, C. (2013). Catalytic growth of multi-wall carbon nanotubes on
carbon cloth using powdery ferrous sulfate heptahydrate as catalyst precursor. New Carbon Materials, 28(6), 421–427.
https://doi.org/10.1016/s1872-5805(13)60091-8
Grishina, E., Gelman, D., Belopukhov, S., Starosvetsky, D., Groysman, A., & Ein-Eli, Y. (2016). Improvement of aluminum-air battery
performances by the application of flax straw extract. ChemSusChem, 9(16), 2103–2111.
https://doi.org/10.1002/cssc.201600298
Li, Q., & Bjerrum, N. J. (2002). Aluminum as anode for energy storage and conversion: a review. Journal of Power Sources, 110(1), 1–10.
https://doi.org/10.1016/s0378-7753(01)01014-x
Liu, Q., Pan, Z., Wang, E., An, L., & Sun, G. (2020). Aqueous metal-air batteries: Fundamentals and applications. Energy Storage Materials,
, 478–505. https://doi.org/10.1016/j.ensm.2019.12.011
Liu, Y., Sun, Q., Li, W., Adair, K. R., Li, J. & Sun, X. (2017). A comprehensive review on recent progress in aluminum–air batteries. Green
Energy Environ, 2(3), 246–277.
https://doi.org/10.1016/j.gee.2017.06.006
Mokhtar, M., Talib, M. Z. M., Majlan, E. H., Tasirin, S. M., Ramli, W. M. F. W., Daud, W. R. W., &Sahari, J. (2015). Recent developments in
materials for aluminum–air batteries: A review. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 32, 1–20.
https://doi.org/10.1016/j.jiec.2015.08.004
Moradi, L., Najafi, G. R., &Saeidiroshan, H. (2015). New method for preparation of MWCNT-SO3Has an efficient and reusable catalyst for
the solvent-free synthesis of 3,4-dihydropyrimidin-2(1H)-ones/thiones. Iranian Journal of Catalysis, 5(4), 357–364.
https://ijc.shahreza.iau.ir/article_556013.html
Nit Namwong & Chaiyaput Kruehong. (2022). Chain-like carbon nano-onions from candle flame combustion as a high-performance
cathode for aluminum-air batteries. Diamond and Related Materials, 129(109396), 109396.
https://doi.org/10.1016/j.diamond.2022.109396
Pino, M., Herranz, D., Chacón, J., Fatás, E., & Ocón, P. (2016). Carbon treated commercial aluminium alloys as anodes for aluminium-air
batteries in sodium chloride electrolyte. Journal of Power Sources, 326, 296–302.
https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.06.118
Rahman, M. A., Wang, X., & Wen, C. (2013). High energy density metal-air batteries: A review. Journal of the Electrochemical Society,
(10), A1759–A1771. https://doi.org/10.1149/2.062310jes
Syrett, B. C. (1985). An XPS study of the corrosion of Cu-10Ni alloy in unpolluted and polluted sea-water; the effect of FeSO4 addition.
Corrosion Science, 25(12), 1193-1194.
Telli, E., & Özer, D. (2018). Fe-Cu coated nickel mesh usage as cathode catalyst for hydrogen evolution reaction. International Journal of
Hydrogen Energy, 43(15), 7366–7371.
https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.02.183
Wang, Y., Kwok, H. Y. H., Pan, W., Zhang, H., Lu, X., & Leung, D. Y. C. (2019). Parametric study and optimization of a low-cost paper-based
Al-air battery with corrosion inhibition ability. Applied Energy, 251(113342), 113342.
https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.113342
Wang, Y., Kwok, H. Y. H., Pan, W., Zhang, Y., Zhang, H., Lu, X., & Leung, D. Y. C. (2020). Printing Al-air batteries on paper for powering
disposable printed electronics. Journal of Power Sources, 450(227685), 227685.
https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2019.227685
Xiong, H., Yin, X., Yan, Y., Dai, Y., Fan, S., Qiao, X., & Yu, K. (2016). Corrosion and discharge behaviors of Al-mg-Sn-Ga-in in different
solutions. Journal of Materials Engineering and Performance, 25(8), 3456–3464. https://doi.org/10.1007/s11665-016-2172-7
Downloads
เผยแพร่แล้ว
How to Cite
ฉบับ
บท
License
Copyright (c) 2023 สถาบันวิจัยและพัฒนา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
กองบรรณาธิการขอสงวนสิทธิ์ในการปรับปรุงแก้ไขตัวอักษรและค่าสะกดต่าง ๆ ที่ไม่ถูกต้อง และต้นฉบับที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารเทคโนโลยีและนวัตกรรม ถือเป็นกรรมสิทธิ์ของสถาบันวิจัยและพัฒนา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา และผลการพิจารณาคัดเลือกบทความตีพิมพ์ในวารสารให้ถือเป็นมติของกองบรรณาธิการเป็นที่สิ้นสุด
