نانوکاتالیست جدید کارآمدتری برای پیل‌های سوختی

جان لیو، یکی از این پژوهشگران گفت: پیل‌های سوختی زمینه مهمی از فناوری
انرژی هستند، اما هزینه و دوام چالش های بزرگی هستند. ساختار بی نظیر این
ماده ترکیبی، پایداری بالا، رسانایی الکتریکی خوب و دیگر خواص مطلوب را
ارائه می کند.
 

قسمت کلیدی پیل سوختی کاتالیست شیمیایی است که معمولاً فلزی از قبیل پلاتین
می‌باشد که روی پایه ای که اغلب از کربن ساخته می شود، قرار گرفته است. یک
پایه خوب، پلاتین را به خوبی روی سطحش پخش می کند، به‌طوری که حداکثر سطح
ویژه را داشته باشد. هر چه سطح ویژه این کاتالیست بیشتر باشد، مولکول های
گاز بیشتری می توانند روی سطحش قرار بگیرند، بنابراین عملکرد آن بهتر
می شود. همچنین یک پایه خوب از نظر الکتریکی رسانا است.

سازندگان پیل سوختی اغلب از کربن سیاه (دوده) بعنوان پایه کاتالیست استفاده
می کنند، اما ذرات پلاتین روی چنین کربنی تمایل به جمع شدن دارند. بعلاوه
آب می تواند عملکرد این ماده کربنی را بدتر بکند. اکسیدهای فلزی را نیز
می  توان بعنوان پایه استفاده کرد، اما این مواد اگرچه پایداری خوبی دارند و
کاتالیست را به خوبی پراکنده می کنند، اما رسانایی را کم و سنتز را سخت
می کنند. انتخاب دیگر ترکیب مواد کربنی و اکسیدهای فلزی می باشد.

لیو و همکارانش از ماده ی کربنی گرافن که تخلخل و رسانایی خوبی دارد،
استفاده کردند. آنها ابتدا نانوذرات اکسید فلزی اکسید قلع ایندیوم (ITO) را
مستقیماً روی گرافنی که به صورت ویژه اصلاح شده بود، قرار دادند و سپس
نانوذرات پلاتین را به این ماده ترکیبی اضافه کرده و عملکردش را بررسی
کردند. در این بررسی مشخص شد که عملکرد این ترکیب در تجزیه گاز اکسیژن، ۴۰
درصد بهتر از حالتی است که از گرافن به تنهایی یا از دیگر مواد کربنی از
قبیل کربن فعال به تنهایی استفاده شود.

این پژوهشگران نتایج خودرا در مجله ی J. Am. Chem. Soc. منتشر کردند.