استفاده از نانولوله‌های کربنی به جای پلاتین در کاتالیست‌ها

شیمی‌دانان از پیل سوختی برای تولید الکتریسیته استفاده می‌کنند. از پیل‌های سوختی برای تامین نور ایستگاه‌های فضایی نیز استفاده می‌شود. این ادوات دارای پتانسیل کاربردی بسیار وسیعی هستند برای مثال این پیل‌ها در خودروها قابل استفاده هستند. هزینه بالای کاتالیست‌های مورد استفاده در این پیل‌ها موجب شده تا از آنها نتوان به‌صورت عمده استفاده کرد. اخیرا یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه استنفورد موفق شده است روشی برای کاهش این هزینه پیدا کند.

شیمی‌دانان از پیل سوختی برای تولید الکتریسیته استفاده می‌کنند. از
پیل‌های سوختی برای تامین نور ایستگاه‌های فضایی نیز استفاده می‌شود. این
ادوات دارای پتانسیل کاربردی بسیار وسیعی هستند برای مثال این پیل‌ها در
خودروها قابل استفاده هستند. هزینه بالای کاتالیست‌های مورد استفاده در این
پیل‌ها موجب شده تا از آنها نتوان به‌صورت عمده استفاده کرد. اخیرا یک گروه
تحقیقاتی در دانشگاه استنفورد موفق شده است روشی برای کاهش این هزینه پیدا
کند.

نانولوله‌های کربنی چند جداره که دارای نقص‌های ساختاری و ناخالصی هستند
می‌توانند به‌عنوان جایگزینی برای استفاده در این پیل‌ها باشد، پژوهشگران
دانشگاه استنفورد معتقدند که این ماده می‌تواند به‌جای کاتالیست پلاتین در
باتری‌های هوا-فلزی و پیل‌های سوختی مورد استفاده قرار گیرد. این گروه
تحقیقاتی نتایج یافته‌های خود را در نشریه Nature Nanotechnology به چاپ
رسانده است.

 
هونجی دای، از پژوهشگران این پروژه می‌گوید پلاتین فلز بسیار گران‌قیمتی است
بنابراین از آن نمی‌توان برای تولید محصولات تجاری استفاده کرد، به‌همین جهت یافتن
یک گزینه جایگزین برای این ماده سال‌هاست که یک موضوع تحقیقاتی برای پژوهشگران بوده
است.

در طول پنج سال گذشته قیمت هر اونس پلاتین از کمتر از ۸۰۰ دلار به ۲۲۰۰ دلار رسیده
است. از میان گزینه‌های مختلف، نانولوله کربنی یک انتخاب بسیار مناسب است. نانولوله
کربنی و گرافن ( ورقه‌ای از اتم‌های کربن به ضخامت یک اتم) هدایت الکتریکی بالایی
داشته در حالی که قیمت تولید آن بسیار کم است.

در این پروژه از نانولوله‌های کربنی چند جداره استفاده شده که در آنها دو یا سه
نانولوله به‌صورت هم‌مرکز درون یکدیگر قرار گرفته‌اند. نتایج کار پژوهشگران نشان
داد که تکه تکه شدن لایه بیرونی، در حالی که لایه‌های درونی سالم است، می‌تواند
فعالیت کاتالیستی نانولوله‌های کربنی را افزایش دهد، این درحالی است که هدایت
الکتریکی این سیستم تغییر چندانی نمی‌کند.

یانگوانگ لی، از نویسندگان مقاله مربوط به این پروژه، می‌گوید نانولوله‌های کربنی
خود دارای نقص هستند این نقص‌ها نقش مهمی در افزایش سایت‌های کاتالیستی نانولوله‌ها
داشته و موجب بهبود فعالیت کاتالیستی این مواد می‌شود.

در این پروژه، لی و همکارانش نانولوله‌های کربنی چند جداره را درون یک محلول
شیمیایی وارد کردند، این کار موجب شده تا لایه بیرونی نانولوله‌ها تا حدی باز شود و
ساختاری شبیه گرافن ایجاد شود این درحالی است که ساختارهای گرافنی به نانولوله
چسبیده‌اند و لایه‌های درونی دست نخورده باقی مانده است.