ساخت نانوکاتالیست پیل سوختی با استفاده ازز نانوروبان گرافنی تقویت شده با بور/نیتروژن

محققان با تقویت نانوروبان گرافنی با استفاده از نیتروژن و بور، موفق به ساخت نانوکاتالیستی برای پیل‌های سوختی شدند. در حال حاضر از پلاتین برای این کار استفاده می‌شود که به دلیل گران بودن مقرون به صرفه نیست.

پژوهشگران دانشگاه رایس نشان دادند که اگر نانوروبان گرافنی به‌صورت آئروژل سه بعدی درآمده و با نیتروژن و بور تقویت شود آنگاه می‌توان از این ترکیب به‌عنوان کاتالیست در پیل‌های سوختی استفاده کرد.
پولیکل آجیان از آزمایشگاه جیمزتور دانشگاه رایس موفق به ساخت آئروژلی عاری از فلز شده که در آن نانوروبان گرافنی به همراه نیتروژن و بور به کار گرفته شده‌است. این گروه تحقیقاتی با استفاده از این ترکیب به‌عنوان کاتالیست، نیم‌واکنشی را که در پیل‌های سوختی اتفاق می‌افتد، کاتالیز کردند. محققان دریافتند که ۱۰ درصد بور و نیتروژن می‌تواند واکنش احیاء اکسیژن را با کارایی بالاتر کاتالیز کند. این نیم‌واکنش برای تولید انرژی از سوخت‌هایی نظیر متانول ضروری است. 
محققان این آزمایشگاه دارای تجارب خوبی در تبدیل نانوساختارها به مواد میکروسکوپی هستند و اخیراً نیز نانولوله‌ها را به محصولاتی متراکم و متخلخل تبدیل کرده‌اند. این گروه در سال ۲۰۰۹، با شکافتن نانولوله‌ها، آن‌ها را به نانوروبان‌های گرافنی تبدیل کردند. آن‌ها دریافتند که خواص کاتالیستی گرافن روی سطح صاف آن نبوده بلکه در لبه‌های آن نهفته است؛ جایی که واکنش‌ها اتفاق می‌افتند. در این پروژه، پژوهشگران نانولوله‌های کربنی را شکافته و نانوروبان‌های گرافنی تولید کردند. سپس نانوروبان‌ها را به یکدیگر متصل کرده و نانوساختار سه بعدی و متخلخل ایجاد کردند که به‌صورت هیدروژل است. لبه‌های این ساختار با بور و نیتروژن تزئین شد.
این ماده جدید دارای سایت‌های فعال بسیاری برای احیاء اکسیژن است. پیل‌های سوختی می‌توانند هیدروژن را به الکتریسیته تبدیل کنند. در حال حاضر از پلاتین به‌عنوان کاتالیست استفاده می‌شود که به دلیل قیمت بالای آن، محققان اقدام به تولید این کاتالیست کرده‌اند.
شبیه‌سازی‌های انجام شده نشان داده بود که بور و نیتروژن به تنهایی نمی‌توانند واکنش دلخواه را ایجاد کنند و تنها در صورتی که با هم به کار روند، خواص کاتالیست به مقدار بهینه خود می‌رسد.