این اختراع به معرفی کاتالیست‌های جدیدی مبتنی بر فناوری‌نانو می‌پردازد که در پیل‌های سوختی قلیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. امروزه فناوری‌های مختلفی در مورد توسعه پیل‌های سوختی و صنعتی شدن آن ارائه شده‌است.
معرفی پتنت_کاتالیستی برای الکترود اکسیژن پیل‌های سوختی
|
این اختراع به معرفی کاتالیست‌های جدیدی مبتنی بر فناوری‌نانو می‌پردازد که در پیل‌های سوختی قلیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. امروزه فناوری‌های مختلفی در مورد توسعه پیل‌های سوختی و صنعتی شدن آن ارائه شده‌است. به طوری کلی دو نوع پیل سوختی قلیایی و پیل‌های سوختی دارای غشاء مبادله‌گر پروتون یا PEM وجود دارد. پیل‌های سوختی قلیایی نسبت به نوع PEM توانایی تولید انرژی بالاتر، بازده بالا و هزینه تولید کمتری دارند. در این پیل‌ها H2 اکسید شده و الکترون آزاد می‌کند، این الکترون پس از عبور از دستگاه مصرف‌کننده در قطب دیگر باعث احیاء O2 شده و OH ایجاد می‌کند (یکی از راه‌های تشخیص فعال بودن پیل، اندازه‌گیری OH در آن است) . احیاء O2 در سطح الکترود کاتد اتفاق می‌افتد و هر قدر کاتد متخلخل‌تر باشد، این واکنش بهتر صورت می‌گیرد. OH تولید شده در کاتد به‌دلیل بسته‌بودن سیستم از طریق مسیر انتشار، که فرایند کندی است، انجام می‌گیرد. به طور کلی وجود OH برای ادامه کارکرد سیستم مشکل‌زا است و برای حذف آن سه راه پیش‌رو است: ۱٫ اکسید آن از طریق کربن تفلون‌دار؛ ۲٫ تجزیه آن و تشکیل حباب گاز که منجر به مسدود شدن حساسیت‌های موجود در سطح الکترود شده و عملکرد پیل را کاهش می‌دهد؛ ۳٫ از بین بردن آن از طریق واکنش آن با یک کاتالیست. هر سه روش به‌مرور منجر به کاهش عملکرد الکترود اکسیژن (کاتد) می‌شود و به‌تدریج این قطب دچار پلاریزاسیون خواهد شد. برای افزایش و بهبود عملکرد پیل، استفاده از کاتالیست‌هایی در الکترود اکسیژن (کاتد) توصیه می‌شود. مطابق این اختراع، استفاده از کاتالیست می‌تواند در اکسیداسیون بهتر اکسیژن، از بین بردن OH و کاهش فرایند قلیایی شدن پیل کمک زیادی کند. استفاده از اکسیدهای فلزی مانند واسطه به شکل نانوخوشه‌ای در این پیل‌ها توصیه می‌شود (فلزاتی نظیر نیکل، کبالت و منگنز در این اختراع مورد آزمایش قرار گرفته‌است). هر چند نانوخوشه‌های ترکیبی مانند اکسید کبالت منگنز یا اکسید کبالت نیکل یا اکسید منگنز نیکل نیز نتایج مثبتی را در پی داشته‌است. افزودن مقادیری از فلزات نجیب مانند طلا، نقره و پلاتین باعث بهبود عملکرد کاتالیست می‌شود، هر چند قیمت تمام‌شده آن را افزایش می‌دهد. اندازه این نانوخوشه‌ها می‌تواند از یک تا هزار نانومتر باشد، با این حال هر قدر اندازه آن کوچک‌تر باشد سطح مفید کاتالیست افزایش می‌یابد. هنگام تولید نانوخوشه‌ها با کنترل عوامل مؤثر در فرایند تولید می‌توان اندازه، شکل، دانسیته و. . . نانوخوشه‌ها را به دلخواه تغییر داد. |
