این اختراع به بررسی روشی برای ساخت پیل سوختی با قابلیت ذخیره‌سازی هیدروژن مبتنی بر نانومواد می‌پردازد. این نانومواد شامل فولرین، نانولوله‌های کربنی، نانوشاخ‌های کربنی، نانوالیاف کربنی، فولرین‌های کپسوله‌کننده فلزات است.
معرفی پتنت_منبع ذخیره هیدروژن پیل‌های سوختی مبتنی بر نانومواد
| این اختراع به بررسی روشی برای ساخت پیل سوختی با قابلیت ذخیره‌سازی هیدروژن مبتنی بر نانومواد می‌پردازد. این نانومواد شامل فولرین، نانولوله‌های کربنی، نانوشاخ‌های کربنی، نانوالیاف کربنی، فولرین‌های کپسوله‌کننده فلزات است. پیل‌های سوختی بدون ایجاد احتراق، از ترکیب اکسیژن و هیدروژن، آب و انرژی الکتریسیته تولید می‌کنند. این فرایند دقیقاً عکس فرایند الکترولیز است. از این پیل‌ها می‌توان در لوازم الکترونیکی استفاده کرد که این کار منوط به حل مشکلاتی چون هزینه بالای آن و پایداری و دوام کم آن است. هر پیل سوختی از دو الکترود (آند و کاتد) و یک غشا تشکیل شده‌است. غشا به‌صورت ساندویچی شکل، بین آند و کاتد قرار دارد. سوخت هیدروژن در آند ذخیره می‌شود و کاتالیستی مانند پلاتین یا آلیاژهایش، واکنش اکسیداسیون گاز هیدروژن را موجب می‌شوند. از اکسیداسیون گاز هیدروژن، H + و الکترون ایجاد می‌شود. H + از غشا عبور کرده و به کاتد می‌رسد؛ ولی الکترون با کمک مدار الکتریکی از مجموعه خارج می‌شود و به شکل الکتریسته وارد مدار دستگاه مصرف‌کننده می‌شود. در سوی دیگر اکسیژن در قالب هوا وارد کاتد شده و به عنوان اکسید‌کننده الکترون وارد‌شده از دستگاه مصرف‌کننده را گرفته، H + وارد‌شده از غشا را به آب تبدیل می‌کند. در نهایت آب به عنوان خروجی این سیستم خواهد بود. این پیل‌های سوختی که به عنوان غشای مبادله پروتونی PEM نامیده می‌شوند از امیدهای اول دانشمندان برای منبع تأمین انرژی هستند. در این اختراع از نانومواد کربنی به عنوان منبع ذخیره‌سازی هیدروژن در آند استفاده شده‌است؛ این مواد توان ذخیره‌سازی بالایی دارند. استفاده از نانومواد کربنی به تنهایی در آند کارایی چندانی ندارد؛ زیرا پس از چند بار شارژ پیل، ظرفیت آنها به‌شدت کاهش می‌یابد. استفاده تنها از فلز پلاتین نیز به‌دلیل هزینه بالای آن مناسب نیست، به همین دلیل نانوموادکربنی به همراه مقدار کمی از فلز پلاتین استفاده شده است که مقاومت پیل را نسبت به محیط‌های شدیداً اسیدی افزایش می‌دهد. استفاده از کربن فعال دارای فلزات گروه پلاتین و آمیختن آن با فولرین نیز نتایج مشابهی داشته‌است. در میان فولرین‌ها، C60، C70، C120 در این روش به‌کار گرفته شده که C60 مناسب‌تر بود. اگر چه برای اتصال فولرین به الکترودها ازحلال‌های زیستی و آب استفاده شد، برای اتصال (چسباندن) الکترودها به غشا، از پلی‌تترافلوئورواتیلن استفاده شده‌است. از پرفلوئوروکربن یا benzene – benzyl- styrene به عنوان غشا استفاده شد. برای تأمین سوخت، هم می‌توان قبل و بعد از ساخت الکترود حاوی فولرین، هیدروژن را در آن ذخیره کرد. این پیل سوختی قابل شارژ مجدد نیز است. مزایا |
