پیل‌های سوختی ممکن است در آینده برای توان دادن به ماشین‌ها استفاده شوند، اما در حال حاضر هزینه استفاده از این پیل‌ها بالا است. اکنون محققان کرنل جهت ساخت یک ماده الکتروکاتالیستی ارزان برای پیل‌های سوختی، یک روش جدید ابداع کرده‌اند. آنها برای ساخت نانوذراتی که می‌توانند واکنش‌های الکتروکاتالیستی داخل پیل‌های سوختی را در دمای اتاق کاتالیز کنند، روش ساده‌ای را شرح داده‌اند.
نانوذرات دارای روکش پلاتینی برای پیل‌های سوختی
پیل‌های سوختی ممکن است در آینده برای توان
دادن به ماشین‌ها استفاده شوند، اما در حال حاضر هزینه استفاده از این پیل‌ها
بالا است. اکنون محققان کرنل جهت ساخت یک ماده الکتروکاتالیستی ارزان برای
پیل‌های سوختی، یک روش جدید ابداع کرده‌اند. آنها برای ساخت نانوذراتی که
می‌توانند واکنش‌های الکتروکاتالیستی داخل پیل‌های سوختی را در دمای اتاق
کاتالیز کنند، روش ساده‌ای را شرح داده‌اند.
پیل‌های سوختی انرژی شیمیایی را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند.
آنها از یک آند، که سوختی مانند هیدروژن را اکسید می‌کند، و یک کاتد، که
اکسیژن را به آب احیاء می‌کند، تشکیل شده‌اند. یک غشاء پلیمری نیز این
الکترودها را از همدیگر جدا می‌کند. در حال حاضر پیل‌های سوختی که به ماشین‌های
توان می‌دهند، برای کاتالیز واکنش احیاء اکسیژن در اطراف کاتد از پلاتین
خالص استفاده می‌کنند. با وجود اینکه پلاتین موثرترین کاتالیستی است که در
حال حاضر برای واکنش احیاء اکسیژن قابل دسترسی است، اما فعالیت آن محدود می‌شود
و کمیاب و گران میباشد.
اکنون نانوذرات محققان کرنل یک جایگزین
ارزان‌تر برای پلاتین خالص پیشنهاد می‌دهند. این نانوذرات از یک هسته‌ی
پالادیوم و کبالت تشکیل شده‌اند که با یک لایه‌ی پلاتینی به ضخامت یک اتم
روکش‌دهی شده است. پالادیوم اگرچه یک کاتالیست خوب نیست، اما خواصی مشابه
با پلاتین دارد (در جدول تناوبی عناصر با پلاتین هم‌گروه است، ساختار بلوری
مشابه با پلاتین دارد، و اندازه‌ی اتمی یکسانی با پلاتین دارد). با این
وجود در مقایسه با پلاتین، هزینه آن یک سوم است و فراوانی آن روی زمین ۵۰
برابر میباشد.
این محققان که توسط هکتور آبرونا، استاد شیمی و بیوشیمی، رهبری می‌شدند،
نانوذرات خود را روی یک بستر کربنی ساختند. ابتدا هسته‌های کبالت- پلاتین
بصورت خود به خود روی این بستر آرایش یافتند. سپس تحت عملیات حرارتی قرار
گرفتند و در نهایت این هسته‌ها با پلاتین روکش‌دهی شدند.
این دانشمندان برای شرح ترکیبات شیمیایی
این نانوذرات و چگونگی توزیع این ترکیبات، و همچنین نشان دادن قدرت
کاتالیستی آنها، تصاویری با دقت اتمی از این نانوذرات گرفتند.
نتایج این محققان نشان می دهند که ساختار بلوری این بستر و ترکیب و توزیع
فضایی این نانوذرات، در تعیین اینکه چگونه این روکش پلاتینی کاتالیستی به
خوبی عمل می‌کند، نقش مهمی بازی می‌کنند.
این محققان جزئیات نتایج کار پژوهشی خود را در مجله‌ی Journal of the
American Chemical Society منتشر کرده‌اند.
