محققان ژاپنی با استفاده از نانوذرات پلاتین و اکسید تانتالوم موفق به ساخت کاتالیست کارایی برای استفاده در پیل‌های سوختی الکترولیت پلیمری شدند.
نانوکاتالیست کاراتر برای پیل‌های سوختی
یکی از چالش‌های اصلی در مسیر تجاری‌سازی پیل‌های سوختی الکترولیت پلیمری (PEFCs) توسعه‌ی کاتدهای جدیدی برای واکنش احیاءی اکسیژن است که فعالیت بهتری نسبت به کاتالیست‌های پلاتین داشته باشد. زانال آوالودین و همکارانش از مؤسسه فناوری توکیو موفق به ساخت نانوذرات پلاتین در ماتریکس اکسید تانتالوم (Pt/TaOx) شدند که فعالیت بیشتری نسبت به کاتالیست پلاتین دارد.
کاتالیست Pt/TaOx دارای ساختار منحصر به فردی است به طوری که نانوذرات پلاتین توسط اکسید تانتالوم محاط شده است. برای ساخت این کاتالیست، ابتدا نانوذرات اکسید تانتالوم روی سطح الکترود کربن شیشه‌ای رسوب داده شده و سپس نانوذرات پلاتین روی آن قرار داده می‌شود. مساحت سطحی فعال الکتروشیمیایی نانوذرات Pt/TaOx در حدود یک چهارم کاتالیست پلاتین/کربن است اما فعالیت احیاء اکسیژن آن بیشتر از کاتالیست پلاتین/کربن بوده و دوام آن ۸ برابر بیشتر آن است.
از آنجایی که نانوذرات پلاتین به دام افتاده‌ی درون ماتریکس اکسید تانتالوم پایداری بیشتری بدست آورده‌اند، در نتیجه این نانوذرات بدون به هم چسبیدن به فعالیت خود ادامه می‌دهند. به دلیل افزایش جذب مولکول‌های اکسیژن، گونه OHad کمتر به کاتالیست متصل می‌شود. گونه OHad با اتصال به کاتالیست باعث کاهش عمر آن می‌شود. از سوی دیگر این فرآیند موجب کاهش pH در نواحی نزدیک نانوذرات پلاتین شده و برهمکنش میان پلاتین و اکسید تانتالوم را کاهش می‌دهد. بنابراین افزایش جذب مولکول اکسیژن می‌تواند قدرت احیاء اکسیژن را در این کاتالیست افزایش دهد.
این کاتالیست دارای ساختار پایداری است، در نتیجه گزینه‌ی مناسبی برای احیاء اکسیژن در پیل‌های PEFCs است.
