محققان در آمریکا روشی برای دو برابر کردن عملکرد کاتالیستی نانوذرات پالادیوم در پیل‌های سوختی توسعه داده‌اند. این محققان نشان داده‌اند که پالادیوم می‌تواند در انواع گوناگونی از پیل‌های سوختی جایگزین پلاتین گران قیمت شود.
نانوکاتالیست‌های پالادیومی برای پیل‌های سوختی
محققان در آمریکا روشی برای دو برابر کردن عملکرد کاتالیستی نانوذرات پالادیوم در
پیل‌های سوختی توسعه داده‌اند. این محققان نشان داده‌اند که پالادیوم می‌تواند در
انواع گوناگونی از پیل‌های سوختی جایگزین پلاتین گران قیمت شود.
گران‌ترین قسمت یک پیل سوختی کاتالیست مبتنی بر فلز آن است. فلز رایج کنونی
برای این کار، پلاتین می‌باشد. پالادیوم پنج برابر ارزان‌تر از پلاتین است و
فعالیت کاتالیستی مشابه آن دارد، ولی در هنگام ساخت نانوذرات پالادیوم، آنها به
هم می‌چسبند و ذرات بزرگ‌تر تشکیل می‌دهند، در نتیجه سطح ویژه آنها کاهش
می‌یابد. با کاهش سطح ویژه، فعالیت کاتالیستی آنها نیز کاهش می‌یابد.
برای رفع این مشکل معمولاً در هنگام ساخت، به منظور جدا نگه‌داشتن نانوذرات
پالادیوم از همدیگر، لیگاندهایی که قویاً به نانوذرات پیوند می‌دهند؛ به مخلوط
اضافه می‌کنند. اما حذف این لیگاندها آسان نیست، همچنین آنها قسمتی از سطح
فعال کاتالیست را مسدود می‌کنند.
این محققان برای رفع این مشکل، لیگاندهای دیگری را مورد بررسی قرار دادند و در
نهایت برای جداسازی این نانوذرات از همدیگر، از اُلی‌آمین که باآنها پیوند
ضعیفی می‌دهد، استفاده کردند. بعد از پایان فرآیند ساخت، این لیگاندها
می‌توانند به آسانی با استفاده از اسید استیک حذف شوند. با حذف این لیگاندها از
روی سطح این نانوکاتالیست، سطح ویژه فعال آن ۴۰ درصد افزایش می‌یابد.
این محققان سپس برای تست این نانوذرات جدید، آنها را تحت شرایط یک پیل سوختی
قرار دادند. این پیل سوختی با تبدیل اسید فرمیک به دی‌اکسید کربن و آب،
الکتریسیته لازم برای پرتوان‌ترین لپ‌تاپ کنونی را تولید می‌کرد. در مرحله بعد
این نانوکاتالیست در ۱۲ساعت ۱۵۰۰ بار چرخه شارژ تخلیه را طی کرد.
فعالیت کاتالیستی این نانوذرات دو برابر فعالیت کاتالیستی ذرات پالادیوم تجاری
کنونی است. همچنین پایداری آنها چهار برابر پایداری این ذرات تجاری است. قیمت
این کاتالیست نیز کسری از قیمت کاتالیست مبتنی بر پلاتین است.
نتایج این تحقیق در مجله‌ی JACS منتشر شده است.
