[Zohreh Gholami]

توسعه كاتاليزور پيل‌سوختي دو فلزي

محققين رشته مواد از دانشگاه واشنگتن شهر سنت‌لوئيس تكنيكي را براي كاتاليزور پيل‌سوختي دو فلزي توسعه داده‌اند. اين كاتاليزور محکم، کارآمد و 2 تا 5 برابر بيشتر از كاتاليزورهاي تجاري موجود مؤثر بوده و همچنين براي کاربردهاي غير از پيل سوختي نيز باارزش است.

پژوهشگران اين دانشگاه، با همكاري آزمايشگاه ملي بروک‌هاون (Brookhaven)، به توسعه اين كاتاليزور پرداخته‌اند. كاتاليزور مذكور شامل هسته‌اي از جنس پالاديوم است كه شاخه‌ها يا بازوهايي درخت مانند از جنس پلاتين، روي آن تثبيت شده‌اند. به گونه‌اي كه در نهايت اين نانوساختار شامل هسته‌اي 9 نانومتري از جنس پالاديوم و شاخه‌هاي پلاتيني 7 نانومتري مي‌باشد. سپس محققين كاتاليزور را با استفاده از ويتامين C (L-ascorbic acid) در محلول آبي سنتز نموداند.

طبق گفته محققين، اين نانوساختار در دماي اتاق و در طي فرآيند واكنش كاهش اكسيژن، نسبت به جديدترين تکنولوژي كاتاليزور پلاتين تجاري 5/2 برابر مؤثرتر است (بر اسا جرم پلاتين) و همچنين 5 برابر از كاتاليزورهاي تجاري معمولي مؤثرتر مي‌باشد. همچنين در دماي 60 درجه سانتي‌گراد (دماي عملياتي اغلب پيل‌هاي سوختي)، عملكرد نانوساختارها تقريباً به ميزان تعيين شده توسط وزارت انرژي آمريكا مي‌رسد.

زيا (Xia)، استاد مهندسي بيوپزشكي دانشگاه واشنگتن و مدير تيم تحقيقاتي دانشگاه واشنگتن و آزمايشگاه ملي بروکهاون گفت: «دو راه جهت مؤثر نمودن کاتاليزور وجود دارد. يکي از آن‌ها کنترل اندازه کاتاليزور و کوچک نمودن آن است که موجب افزايش سطح ويژه آن بر روي ماده پايه مي‌شود، و ديگري تغيير آرايش اتم‌ها بر روي سطح مي‌باشد. ما هر دو کار را انجام داده‌ايم. اتم‌هاي سطحي مي‌توانند آرايش چهاروجهي يا شش‌وجهي داشته باشند که ما شبکه شش‌وجهي را انتخاب نموده‌ايم زيرا اين آرايش جهت واکنش کاهش اکسيژن دو برابر بهتر از آرايش چهاروجهي است.

همچنين وي افزود: «امروزه، روش رشد دادن هسته‌ها درون محلول، تکنيک مناسبي براي منترل دقيق شکل و ترکيب نانوساختارهاي فلزي به‌شمار مي‌رود. زماني که ماده‌اي به اين کوچکي داشته باشيم، اتم‌ها تمايل به تجمع دارند و در نتيجه مي‌توانند موجب کاهش سطح ويژه شوند. دليل اصلي کارآمد بودن روش ما، توانايي ثابت نگهداشتن بازوهاي پلاتيني مي‌باشد، به گونه‌اي که اين بازوها به اطراف حرکت نمي‌کنند و به اين طريق به پايداري آن مي‌افزايند. همچنين با آرايش اتم‌ها بر روي هر شاخه، فعاليت آن افزايش يافته است»

زيا و همکاران در حال جستجو براي امکان افزودن ساير فلزهاي ارزشمند مثل طلا به کاتاليزورهاي دوفلزي و در نتيجه تبديل آن به کاتاليزور سه‌فلزي مي‌باشند. طلا قادر است مونوکسيدکربن را، که يک محصول جانبي واکنش کاهش در برخي پيل‌هاي سوختي است، اکسيد نموده و کاتاليزور را در برابر مسموم شدن توسط مونوکسيدکربن مقاوم نمايد.