گروهی از دانشمندان وزارت انرژی آمریکا (DOE)، آزمایشگاه ملی بروخاون، نانوکاتالیست جدیدی را تولید کرده‌اند که ساخت پیل سوختی اتانولی را امکان‌پذیر می‌کند. این کاتالیست بسیار کارامد، انجام دو مرحله‌ی بسیار سخت را که تاکنون غیر قابل دسترسی بوده و در اکسید کردن اتانول و تولید انرژی پاک در واکنش‌های پیل سوختی نقش اساسی دارند، ممکن نموده‌است.
یک نانوکاتالیست جدید برای پیل‌های سوختی اتانولی
گروهی از دانشمندان وزارت انرژی آمریکا (DOE)، آزمایشگاه ملی بروخاون، نانوکاتالیست
جدیدی را تولید کرده‌اند که ساخت پیل سوختی اتانولی را امکان‌پذیر می‌کند. این
کاتالیست بسیار کارامد، انجام دو مرحله‌ی بسیار سخت را که تاکنون غیر قابل دسترسی
بوده و در اکسید کردن اتانول و تولید انرژی پاک در واکنش‌های پیل سوختی نقش اساسی
دارند، ممکن نموده‌است.
پیل‌های سوختی همانند باتری‌هایی که هرگز خراب نمی‌شوند، در قسمتی از فرایندشان
هیدروژن و اکسیژن را به آب تبدیل و انرژی تولید می‌کنند؛ اما تولید مؤثر، ذخیره‌سازی
و حمل و نقل هیدروژن برای استفاده در پیل سوختی کار آسانی نیست. پژوهشگران برای
حل این مشکلات استفاده از ترکیبات غنی از هیدروژن مانند اتانول مایع به‌عنوان
جایگزین، را در دست مطالعه دارند. چنین سیستمی «پیل سوختی اتانول مستقیم» نام
دارد.
رادوسلاو آدزیک (شیمی‌دان آزمایشگاه بروخاون) می‌گوید: «اتانول به‌عنوان ماده‌ا‌ی
غیر سمی یکی از ایده‌آل‌ترین واکنش‌دهنده‌ها برای پیل‌های سوختی به شمار می‌رود
که به‌آسانی تولید شده، حمل و نقل آن نسبتاً آسان است و چگالی انرژی بالایی هم
دارد. به علاوه ما می‌توانیم با اندک تغییراتی، از زیرساختی استفاده کنیم که
اکنون برای نگهداری و توزیع بنزین به کار می‌رود.
یک مانع اصلی در استفاده‌ی تجاری از پیل‌های سوختی اتانولی، اکسیداسیون آرام و
غیر مؤثر این مولکول‌هاست. ایجاد این واکنش اکسیداسیون در تجزیه‌ی اجزا به یون‌های
هیدروژن و الکترون‌ها و در نتیجه تولید الکتریسیته ضروری است؛ خصوصاً در شرایطی
که دانشمندان نتوانسته‌اند نانوکاتالسیتی را بیابند که توانایی شکستن پیوند
موجود میان اتم‌های کربن در اتانول را داشته باشد.
اما دانشمندان بروخاون یک موفقیت به دست آورده‌اند؛ الکتروکاتالیست این گروه
که از اتم‌های پلاتین و رودیوم روی نانوذرات اکسید قلعِ تثبیت‌شده بر روی کربن،
تشکیل شده است، می‌تواند پیوند موجود میان اتم‌های کربن را در دمای اتاق بشکند.
این کاتالیست در تبدیل اتانول به دی‌اکسید کربن به‌عنوان مهم‌ترین محصول واکنش
اثر بسزایی دارد. در مقایسه با این کاتالیست، محصول اصلی واکنشی که به‌وسیله‌ی
دیگر کاتالیست‌ها، استالدهید و استیک اسید تولید شده، برای تولید نیرو مناسب
نیست.
آدزیک می‌گوید: «توانایی شکستن پیوند کربن ـ کربن و تولید CO2 در دمای اتاق یک
رویداد کاملاً جدید در زمینه‌ی نانوکاتالیست‌ها به شمار می‌رود. هیچ کاتالیست
دیگری قابلیت عملی انجام این کار را ندارد.»
خصوصیات ساختاری و الکترونیکی این الکتروکاتالیست با روش‌های قدرتمند جذب پرتوی
ایکس و آنالیز میکروسکوپ الکترونی عبوری تعیین شده‌اند. این پژوهشگران با
استفاده از این مطالعات و محاسبات پیش‌بینی کرده‌اند که فعالیت زیاد این
نانوکاتالیست سه‌تایی ناشی از هم‌افزایی موجود میان همه‌ی اجزای اصلی؛ یعنی
پلاتین، رودیوم و دی‌اکسید قلع است.
نتایج این تحقیق در مجله‌ی Materials Nature منتشر شده‌است.
