به‌کارگیری نانوکامپوزیت‌ در ساخت آند پیل‌ سوختی

محققان پژوهشگاه مواد و انرژی، طی پژوهشی موفق شدند
نانوپودرکامپوزیت NiO-YSZ را برای استفاده به‌عنوان آند پیل‌های سوختی
اکسید جامد، به روش سنتز احتراقی به کمک ماکروویو سنتز کنند.

مهندس حامد محبی گفت: «هدف از انجام این پژوهش، مطالعه روی انواع پیل‌های
سوختی و سنتز آند پیل سوختی اکسید جامد (نانوکامپوزیت NiO-YSZ ) با استفاده
از روش «سنتز احتراقی به کمک مایکروویو» بوده‌است که با هدف افزایش کارایی
پیل سوختی اکسید جامد انجام شده‌است». شایان ذکر است که آند در پیل‌های
سوختی اکسید جامد، یکی از اجرای اصلی است که کارایی آن بر کارایی پیل تأثیر
زیادی دارد.

مهندس محبی، پیل‌های سوختی را یکی از روش‌های نوین تولید انرژی الکتریکی
بیان‌کرد که نسبت به روش‌های مرسوم، دارای بازدهی بالاتر و همچنین آلودگی
بسیار کمتری هستند. وی افزود «امروزه به دلیل افزایش جمعیت و نیاز روز
افزون به انرژی از یک سو و رو به اتمام بودن منابع سوخت فسیلی از سوی دیگر
و همچنین آلودگی ناشی از سوخت‌های فسیلی، توجه محققان به روش‌هایی جلب
شده‌است که بتوانند انرژی مورد نیاز بشر را به صورت پایدار و با حداقل آسیب
به محیط زیست تولیدکنند و پیل‌های سوختی یکی از این روش‌ها است که در
سال‌های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. پیل‌های سوختی در تمام صنایع
قابلیت استفاده دارند. به‌عنوان نمونه در صنعت حمل و نقل، تأمین برق شهرها
و همچنین نقاط دورافتاده (بدون نیار به سیستم انتقال نیرو) و … می‌توان
از این پیل‌ها برای تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز، استفاده کرد».

مهندس محبی، در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، روش
سنتز نانوپودر مورد نیاز برای ساخت آندها را اینگونه شرح‌داد: «ابتدا
نمک‌های نیتراتی زیرکونیم، نیکل و ایتریم در محیط آب مقطر با یکدیگر مخلوط
می‌شوند که پس از افزودن سوخت و حرارت‌دهی، به یک مایع غلیظ تبدیل می‌گردد.
سپس با قراردادن این مایع در اجاق مایکروویو، واکنش احتراق در پیش‌ماده رخ
می‌دهد و کامپوزیت مورد نظر به‌دست‌می‌آید. سپس نانوپودر سنتزشده، با
استفاده از دستگاه پرس تک‌محوره، به قرص‌هایی با ابعاد موردنظر تبدیل
می‌شود و پس از سینترکردن قرص‌ها، آند پیل سوختی اکسید جامد ساخته‌می‌شود».

نانوکامپوزیت تولید‌شده دارای اندازه بلورک‌های ۲۰ تا ۳۰ نانومتر و اندازه
ذرات حدود ۷۰ تا ۹۰ نانومتر است و خصوصیات آن با روش‌های XRD، SEM، TEM و
FTIR مورد مطالعه قرار گرفته است.

این پژوهش در پژوهشگاه مواد و انرژی و با راهنمایی دکتر تورج عبادزاده و
دکتر فریدون علیخانی حصاری انجام شده و جزئیات آن در مجلات Powder
Technology (جلد ۱۸۸، صفحات ۱۸۶-۱۸۳، سال ۲۰۰۹) و Journal of Power Sources
(جلد ۱۷۸، صفحات ۶۸-۶۴، سال ۲۰۰۸) منتشر شده‌است.