محققانی از دانشگاه نورث ایسترن و مؤسسه ملی استانداردها و فناوری (NIST) کشف کرده‌اند که یون‌های پتاسیمی که در هنگام ساخت آرایه‌های نانولوله‌های تیتانیا، روی آنها باقی می‌مانند، نقش مهمی در بهبود کارآیی این نانولوله‌ها در پیل‌های خورشیدی که از تجزیه آب، گاز هیدروژن تولید می‌کنند؛ ایفا می‌نمایند.
نانولوله‌های پتاسیم‌دار برای تولید هیدروژن از تجزیه‌ی نوری آب
محققانی از دانشگاه نورث ایسترن و مؤسسه ملی استانداردها و فناوری (NIST) کشف کرده‌اند
که یون‌های پتاسیمی که در هنگام ساخت آرایه‌های نانولوله‌های تیتانیا، روی آنها
باقی می‌مانند، نقش مهمی در بهبود کارآیی این نانولوله‌ها در پیل‌های خورشیدی که از
تجزیه آب، گاز هیدروژن تولید می‌کنند؛ ایفا می‌نمایند.
تیتانیا در هر چیزی از رنگ گرفته تا خمیر دندان و لوسیون‌های ضدآفتاب یافت می‌شود.
سی و پنج سال پیش، آکیرا فوجیشیما با کشف خاصیت فوتوکاتالیستی تیتانیا و امکان
تولید گاز هیدروژن با استفاده از آب، الکتریسیته و نور خورشید، موجب ایجاد جهشی
بزرگ در دنیای الکتروشیمی شد. در سال‌های اخیر، پژوهشگران راه‌های مختلف را برای
بهینه‌کردن این فرآیند و ایجاد یک فناوری تجاری بررسی کرده‌اند.
افزایش سطح دسترسی، یکی از راه‌های تقویت و افزایش کارآیی کاتالیست‌ها است،
بنابراین گروهی در دانشگاه نورث‌ایسترن، روش‌هایی برای ساخت آرایه‌های متراکم
نانولوله‌های تیتانیا که نسبت سطح به حجم آنها بسیار زیاد است را بررسی و
مطالعه کرده‌اند. آنها همچنین بهترین راه برای وارد کردن کربن در این نانولوله‌ها
را بررسی کرده‌اند، زیرا کربن به تیتانیا در جذب نور طیف مرئی کمک می‌کند.
این محققان از ابزاری در NIST استفاده کرده‌اند که امکان شناسایی عناصر را در
غلظت‌های فوق‌العاده پایین برای آنها فراهم می‌نماید. این گروه پژوهشی در حین
اندازه‌گیری‌های اتم کربن، به داده‌های طیف‌نگاری دست یافتند که نشان می‌داد
نانولوله‌های تیتانیا حاوی مقادیر اندکی از یون‌های پتاسیم بوده که بسیار محکم
به سطح چسبیده‌اند و ظاهرا” از فرآیند ساخت که در آن از نمک‌های پتاسیم استفاده
شده‌بود، باقی مانده‌بودند. این اولین باری بود که پتاسیم در نانولوله‌های
تیتانیا مشاهده می‌شد، زیرا اندازه گیری‌های گذشته به اندازه‌ای حساس نبودند که
بتوانند وجود آن را نشان دهند.
این نتایج جالب بود، اما زمانیکه این گروه پژوهشی کارآیی نانولوله‌های دارای
پتاسیم را با آرایه‌های مشابه‌ای که در روش ساخت آنها از پتاسیم استفاده
نشده‌بود، مقایسه کردند؛ به نتایج بسیار جالب‌تری دست یافتند: میزان انرزی
الکتریکی مورد نیاز برای تولید مقدار برابر هیدروژن در نانولوله‌های پتاسیم‌دار،
تنها یک سوم آن مقدار در نانولوله‌های بدون پتاسیم بود.
نتایج این تحقیق در مجله‌ی Journal of Materials Chemistry منتشر شده‌است.
