تحقیقات اخیر نشان داده است که در صورت رفع نقص‌های ساختاری در نانوکاتالیست‌های روتنیم پلاتین، کارایی این کاتالیست‌ها افزایش می‌یابد. این نانوکاتالیست در فرآیند تولید هیدروژن مورد استفاده قرار می‌گیرد.
بهبود خواص نانوکاتالیست‌ها با رفع نقص ساختاری
برای تولید هیدروژن به عنوان سوخت، نیاز به بلورهای کامل نانومقیاس جهت تسریع فرآیند تولید، رو به افزایش است. برای تولید این بلورها باید بتوان ساختار اتمی بلورها را دستکاری کرد تا با این کار واکنش پذیری، دوام و امکان تولید انبوه این بلورها فراهم شود. در حوزه تولید کاتالیست‌ها، پژوهشگران به دنبال تولید نانوذراتی هستند که دوام بالایی در برابر منواکسید کربن داشته باشد، منواکسید کربن یکی از ناخالصی‌ها در فرآیند تولید هیدروژن از گازهای طبیعی است. سوخت ناخالصی که از گازهای طبیعی به‌دست می‌آیند ۴۰ درصد ارزان‌تر از سوخت خالصی است که از هیدرولیز آب حاصل می‌شود.
اخیرا پژوهشگران آزمایشگاه ملی بروخاون مقاله‌ای در نشریه Nature Communications به چاپ رساندند که در آن جزئیاتی از تولید نانوکاتالیستی ارائه کردند که تمام ویژگی‌های مورد نیاز آنها را دارد. این کاتالیست دارای ساختار پوسته‌ای هسته‌ای است که جنس هسته آن از روتنیم و پوسته از پلاتین مقاوم در برابر منواکسید کربن است.
جیم وانگ از محققان این پروژه می‌گوید: این نانوذرات، روتنیم و پلاتین، دارای ساختار اتمی کاملی هستند، بنابراین، این نانوکاتالیست جدید می‌تواند در برابر مشکلات حاصل از منواکسید کربن مقاومت کند. این روش جدید قابلیت تولید انبوه نانوکاتالیست را دارا بوده و روشی کاملا زیست‌سازگار است.
بلورها درون پیل‌های سوختی موجب تبدیل انرژی ذاتی هیدروژن به الکتریسیته می‌شوند. پلاتین عنصر مناسبی برای پیل‌های سوختی بوده اما هزینه آن بسیار بالا است. برای حل این مشکل محققان سطح فلزات ارزان قیمت را با استفاده از پلاتین پوشش می‌دهند. با این کار هزینه تولید کاتالیست کاهش یافته و در عین حال عملکرد کاتالیست در حد بالایی باقی می‌ماند.
وجود منواکسید کربن در گازهای طبیعی چالش دیگری در این مسیر است زیرا موجب کاهش فعالیت کاتالیست پلاتین می‌شود. روتنیم فلز ارزان‌تری نسبت به پلاتین است که موجب افزایش مقاومت در برابر منواکسید کربن می‌شود اما این ماده در صورت استفاده در ساختار پیل سوختی دچار زوال شده و به مرور عملکرد پیل را کاهش می‌دهد.
بنابراین، این گروه به دنبال راهی بودند تا از روتنیم محافظت کنند. نتایج یافته‌های پیشین این گروه نشان داده بود که پیکربندی هسته‌ای پوسته‌ای تاثیر زیادی روی خواص این ساختارها دارد. این گروه نقص ساختاری موجود در روتنیم را مرتفع کرده و در یافتند که این کار موجب افزایش کارایی این ساختار می‌شود.
