پوسته غنی از پلاتینیوم، هسته دارای پلاتینیوم کم

پیل‌های هیدروژنی خورشیدی انرژی اتومبیل‌های آینده را تأمین خواهند کرد؛ با این حال
این فناوری به طرز غیرقابل تحملی غیررقابتی است.

یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه هوستون تگزاس در آمریکا به رهبری پیتر استراسر گروه
جدیدی از الکتروکاتالیزورها را توسعه داده‌اند که می‌تواند به توسعه ظرفیت پیل‌های
سوختی کمک کند. فاز فعال این کاتالیزور از نانوذراتی با پوسته غنی از پلاتینیوم و
هسته متشکل از آلیاژی از مس، کبالت، و پلاتینیوم تشکیل شده است. این کاتالیزور
بیشترین فعالیت کاتالیستی را که تاکنون مشاهده شده است برای احیای اکسیژن دارا می‌باشد.

پیل‌های سوختی هیدروژنی نسخه‌ای کنترل شده از واکنش انفجاری میان گاز اکسیژن و
هیدروژن می‌باشند که منجر به تشکیل آب می‌شود. برای اینکه واکنش مزبور به آرامی
صورت گیرد و انرژی آزاد شده به صورت جریان الکتریکی آزاد شود، این دو جزء واکنش‌دهنده
از هم جداش ده و نیم‌واکنش مربوط به هریک در محفظه جداگانه خود صورت می‌گیرد. در
یکی از نیم‌پیل‌ها اکسیژن از الکترود الکترون می‌‌گیرد (واکنش احیا) و در نیم‌پیل
دیگر گاز هیدروژن الکترون خود را به الکترود دوم می‌دهد (اکسایش). این دو نیم‌پیل
توسط یک غشای الکترولیت پلیمری که تبادل از طریق آن صورت می‌گیرد، از هم جدا می‌شوند.

برای اینکه واکنش ادامه پیدا کند، الکترودها باید کاتالیزوری باشند. دهه‌هاست که
الکترود مورد نیاز برای بخش اکسیژن، پلاتینیوم گرانبها می‌باشد. حال استراستر و
تیمش ماده جدیدی توسعه داده‌اند که آلیاژی از پلاتینیوم، مس، و کبالت بوده و به
صورت نانوذراتی روی پایه کربنی رسوب داده می‌شوند. فاز کاتالیزوری غعال در همانجا
شکل می‌گیرد: زمانی که یک جریان حلقه‌ای متناوب به الکترود اعمال می‌شود، فلزی که
ارزش کمتری دارد (مخصوصاً مس) در سطح نانوذرات از آلیاژ جدا می‌شود. این فرایند
باعث می‌شود نانوذرات نهایی دارای هسته‌ای باشند که از جنس آلیاژ اولیه است، ولی
پوسته آن به دلیل جدا شدن فلزات کم‌ارزش، تقریباً از پلاتینیوم خالص تشکیل شده است.

استراستر می‌گوید: «فعالیت احیاکنندگی اکسیژن ماده الکتروکاتالیستی جدید ما بی‌نظیر
است، سرعت فعالیت این ماده چهار تا پنج برابر بیشتر از پلاتینیوم خالص است. ما نشان
داده‌ایم که چگونه می‌توانیم این ماده در پیل سوختی به کار برده و آن را در همان
محل فعال نماییم».

افزایش سطح نانوذرات برای توجیه این افزایش فعالیت کافی نمی‌باشد. استراستر فکر
می‌کند که ساختار ویژه این الکترود در افزایش فعالیت آن نقش دارد. با وجودی که
بیشتر سطح این الکترود جدید از پلاتینیوم تشکیل شده است، اما به نظر می‌رسد فاصله
بین اتم‌های پلاتینیوم روی سطح نانوذرات کمتر از ای نفاصله در پلاتینیوم خالص می
باشد.