پژوهشگران موسسه فناوری جرجیا موفق به ساخت الکتروکاتالیست جدیدی شدند که حاوی نانوبلورهای نیکل و پلاتین است. این الکتروکاتالیست دارای فعالیت بسیار بالایی در فرآیند احیاء اکسیژن (ORR) است. فعالیت کم کاتالیستی، یکی از موانع اصلی محققان در تجاری‌سازی پیل‌های سوختی غشاء تبادل پروتون است.
افزایش ۱۷ برابری فعالیت الکتروکاتالیست‌ها با کاهش ابعاد
پیل‌های سوختی غشاء تبادل پروتون دارای بازده تبدیل انرژی بسیار بالایی هستند به طوری که این پیل‌ها به عنوان یکی از اصلی‌ترین گزینه‌ها برای جایگزینی سوخت‌های بنزینی و دیزلی در موتورهای احتراقی هستند.
این گروه تحقیقاتی به رهبری یوانان زای از یک حلال مناسب (بنزیل اتر) برای رشد نانوبلورهای نیکل پلاتین استفاده کردند. در این روش نیاز به استفاده از مقادیر زیادی سورفاکتانت نیست در حالی که ساختار هشت وجهی بلورها حفظ شده است. نتایج این پژوهش نشان داد که سطح ۱۱۱ از این کاتالیست می‌تواند در ۰٫۹ ولت فعالیت جرمی ۳٫۳ آمپر بر میلی‌گرم داشته باشد، این رقم ۱۷ برابر بیشتر از الکتروکاتالیست‌های رایج پلاتین-کربن است.
زای و همکارانش با استفاده از اولئیک اسید و اولئیل آمین موفق به ساخت بلورهای هشت وجهی با ابعاد ۹ نانومتر در محلول بنزیل اتر شدند. در این واکنش اولئیک اسید و اولئیل آمین به عنوان سورفاکتانت استفاده شده که در نهایت منجر به آزاد شدن گاز منوکسید کربن می‌شود. اولئیک اسید و اولئیل آمین به کوچک‌تر شدن ابعاد بلورها کمک کرده و برای رسیدن به ساختار ۱۱۱ نیاز به افزودن W(CO)6 است. یکی از مزیت‌های این روش آن است که می‌توان به سادگی این کاتالیست را در مقیاس چند گرمی تولید کرد. این رقم ۱۵ برابر بیشتر از آن چیزی است که به عنوان حداقل مقدار مورد نیاز برای تولید پیل‌های سوختی تایید شده است.
زای می‌گوید: کاتالیست جدید ما این امکان را فراهم می‌کند که بتوان پیل‌های سوختی غشاء پروتون را تجاری‌سازی کرد، کاری که در حال حاضر به دلیل هزینه بالا انجام آن دشوار است. بر پایه گزارش وزارت انرژی آمریکا، فعالیت کاتالیست‌های احیاء اکسیژن باید ۳ تا ۴ برابر افزایش یابد، این در حالی است که فعالیت این کاتالیست ۱۷ برابر بیشتر شده است.
نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که فعالیت کاتالیست نیکل پلاتین بیشتر از دیگر کاتالیست‌های خانواده پلاتین است. این گروه در حال حاضر در حال بررسی روش‌های مختلف سنتز کاتالیست‌های پلاتینی هستند روش‌هایی که بتوان با استفاده از آن کنترل روی ابعاد و ساختار شیمیایی کاتالیست داشت.
