استفاده از نانوبلور‌های نیتریدی در کاتالیست‌های پیل سوختی

پیل‌های سوختی غشایی با الکترولیت پلیمری(PEMFC) بازدهی تبدیل انرژی بسیار بالایی دارد که ‌استفاده از آن را در وسایل حمل و نقل امکان‌پذیر می‌سازد. تصور می‌شود که آنها بهترین نوع پیل سوختی است و در نهایت جایگزین موتور‌های درونسوز با سوخت بنزین و گازوئیل می‌گردد. اگرچه از پلاتین به‌علت داشتن فعالیت زیاد، به‌عنوان کاتالیست در PEMFC بسیار استفاده می‌شود، فلزی است گران‌بها که این موضوع امکان استفاده وسیع از آن را در PEMFC محدود خواهد کرد.

هم‌اکنون هوآمین زانگ و همکارانش، از آکادمی علوم چین در Dalian، نانوبلورهای نیترید کروم(CrN) را جایگزینی را برای این فلز گران‌قیمت مطرح کرده‌اند، که گرچه فعالیت کاتالیستی آن اندکی کمتر از پلاتین است، گران‌قیمت نیست. زانگ می‌گوید:” نیترید کروم در مقایسه با سایر مواد مشابهی که برای PEMFC پیشنهاد می‌شود، از فعالیت نسبی بیشتری برخوردار است.”

وی می‌گوید: “این کار اولین گزارش استفاده از این مواد به‌عنوان کاتالیست پیل سوختی است. بهینه‌سازی بیشترِ فرآیند آماده‌سازی CrN، باعث بهبود فعالیت آن می‌شود و در نتیجه آن را به جایگزینی مقرون‌به‌صرفه برای پلاتین تبدیل می‌نماید.”

زانگ و همکارانش فعالیت الکتروشیمیایی کاتالیست‌هایشان را در تک پیل سوختی آزمایش نمودند. آنها متوجه ‌شدند که این مواد فعالیت کاتالیستی مشابه پلاتین را از خود نشان داده، در PEMFC تا دمای oC80 پایدارند.

این پژوهشگران امیدوارند بتوانند تا در سه سال مواد خود را به میزان قابل توجهی بهبود بخشند که این کار از طریق بهینه‌سازی ترکیب شیمیایی و روش آماده‌سازی کاتالیست امکان‌پذیر خوتهد بود، همچنین آنها به‌منظور بهبود بیشتر فعالیت کاتالیست، فرایند ساخت و مونتاژ الکترودی غشایی را توسعه خواهند داد.

زانگ می‌گوید: “با انجام این کار، این مواد می‌توانند به‌آسانی در بازار در دسترس باشند، زیرا فرایند ساخت آن ساده و ارزان است.”

نتایج این تحقیق در مجله Appl. Phys. Lett. منتشر شده‌است.