پیل‌های سوختی ارزان در راه‌اند

در پیل‌های سوختی معمولی، گاز هیدروژن به کمک یک کاتالیزور شکسته شده و پروتون و الکترون تولید می‌کند. پروتون‌ها از میان یک غشای اسیدی یا یک الکترولیت عبور می‌کنند و به یک الکترود دیگر می‌رسند. در آنجا پروتون‌ها با اکسیژن ترکیب شده، آب تولید می‌کنند.

اما محققان دانشگاه یوهان چین به سرپرستی لین ژوان، به پیل‌های سوختی قلیایی (پیل‌هایی با الکترود قلیایی) متمایل شده‌اند که خورندگی آنها بسیار کمتر از انواع اسیدی است. در چنین پیل‌هایی به جای پروتون، یون‌های هیدروکسیل به طور انتخاب‌پذیر از میان غشای جداکننده‌ی آند و کاتد حرکت می‌کنند.

این محققان از یک غشای پایدار از جنس پلی‌سولفید آمونیاک به عنوان غشای پلیمری قلیایی استفاده کردند. پایین بودن قدرت خورندگی این محیط، امکان این را فراهم می‌آورد تا به جای پلاتین، از نانوذرات نیکل به عنوان کاتالیزور در آند استفاده شود.

اما از آنجا که نانوذرات نیکل اگر در معرض هوا قرار گیرند به سرعت اکسید می‌شوند و خاصیت کاتالیزوری خود را از دست می‌دهند، الکترودهای این پیل سوختی با لایه‌ای از اکسید کروم پوشانده شد.

بنابراین یک نمونه‌ی اولیه از این پیل سوختی که خوراک آن هیدروژن و اکسیژن بود و الکترودهای آند و کاتد آن به ترتیب از جنس نیکل و نقره بود، ساخته شد. برق تولیدی این دستگاه به ۵۰ میلی وات در سانتی متر مربع (mW/cm2) رسید؛ البته این رقم بسیار پایین‌تر از توان مورد نیاز یک خودرو (بیش از یک وات در سانتی متر مربع) است، که اکنون با پیل‌های مبتنی بر پلاتین به دست می‌آید.

ژوان در این باره می‌گوید: ” من معتقدم توان تولیدی این وسیله در مدت دو سال به حد نصاب پیل‌های پلاتینی خواهد رسید.” البته در این مدت، پیل‌های سوختی ارزان این محقق، کاربردهایی در مواردی که نیاز به توان پایینی دارد خواهد یافت.

یک محقق دانشگاه جوناش استرالیا به‌نام جنسن، که او هم در زمینه‌ی پیل‌های سوختی کار می‌کند اظهار داشت: “همه‌ی تلاش‌های ما در این زمینه با مشکل توان تولیدی مواجه است و هنوز باید تحقیقات بسیاری در این عرصه صورت گیرد.”

نتایج پژوهش مذکور برای انتشار در مجله‌ی Proc. Natl. Acad. Sci پذیرفته شده است.