استفاده از گرافن به عنوان کاتالیست در پیل سوختی

نانوصفحه‌های گرافنی که با ترکیبات هالوژنی نظیر کلر، برم و ید اصلاح شده است می‌تواند برای تولید پیل سوختی استفاده شود. با این اصلاح سطحی، مساحت سطحی گرافن افزایش می یابد. نتایج این پژوهش در نشریه Nature به چاپ رسیده است در این پروژه محققانی از موسسه ملی علم و فناوری در کره جنوبی و دانشگاه کیس وسترن شرکت داشتند. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد لبه‌های هالوژن‌دار گرافن می‌تواند سایت خوبی برای اتصال اکسیژن باشد. همچنین این بخش می‌تواند به‌طور موثری در واکنش احیاء اکسیژن شرکت کند. احیاء اکسیژن یکی از فرآیندهای شیمیایی اصلی در پیل‌های سوختی است که در آن مولکول‌های اکسیژن و هیدروژن شکسته شده و مولکول آب ایجاد می‌شوند. 

نانوصفحه‌های هالوژن‌دار می‌تواند گام موثری در تولید پیل‌های سوختی باشد یکی از مزایای این مواد این است که تولید آنها بسیار ساده و ارزان است. این درحالی است که کاتالیست‌های پیل خورشیدی رایج نظیر پلاتین بسیار گرانقیمت هستند. برای تولید نانوصفحه‌های هالوژن‌دار از روش آسیاب گلوله‌ای استفاده می‌شود در این روش گرافیت پودری به سرعت بالایی آسیاب شده به‌طوری که پیوند میان اتم‌های کربن از بین می رود. با این کار نانوساختارهای ایجاد می‌شود که به آنها نانوصفحه‌های گرافنی گفته می‌شود. این نانوصفحه‌ها در معرض گازهای هالوژنی قرار می‌گیرد که با این کار روی لبه‌های گرافن ترکیبات هالوژنی متصل می‌شود.

پیش از این تلاش‌های بسیاری برای تولید الکتروکاتالیست‌های غیرفلزی انجام شده بود اما نتیجه مطلوبی حاصل نشده بود. بیشتر کاتالیست‌های تولید شده دوام کمی داشته به‌طوری که بعد از چند بار شارژ/دشارژ عملکرد خود را از دست می‌دادند. اما این کاتالیست جدید عملکرد بهتری نسبت به کاتالیست‌های قبلی دارد. به نظر می‌رسد این کاتالیست معایب و دشواری‌های تمام کاتالیست‌های قبلی را نداشته و بنابراین برای تجاری سازی مناسب باشد. لیمین دای از محققان این پروژه می‌گوید کاتالیست‌های غیرفلزی که ما ساختیم قابلیت تولید انبوه دارد این کاتالیست‌ها دارای پایداری بالاتری نسبت به کاتالیست‌های پلاتینی دارند به‌طوری که نسبت به آسیب‌هایی که از سوی مونوکسید کربن و متانول وارد می‌شود مقاومت بهتری دارد. یافته‌های این پژوهش تاثیر شگرفی روی فناوری تولید پیل‌های سوختی دارد.