محققان با استفاده از ترکیب نقاط کوانتومی گرافنی، گرافن، نیتروژن و بور موفق به ساخت نانوکاتالیست جدید برای پیل‌های سوختی شدند. کارایی و دانسیته جریان ایجاد شده توسط این نانوکاتالیست بیشتر از همتایان پلاتینی خود است.
نانوکاتالیست مبتنی بر گرافن جایگزین پلاتین در پیل سوختی
پژوهشگران دانشگاه رایس با ترکیب نقاط کوانتومی گرافنی، نیتروژن و بور در یک کاتالیست، موفق به ساخت جایگزینی برای پلاتین در پیل‌های سوختی شدند که هزینه کمتری نسبت به پلاتین دارد. این نقاط کوانتومی روی پلاکت‌های گرافنی قرار داده شده است. با این کار فعالیت کاتالیستی در برخی واکنش‌های ویژه در پیل‌های سوختی بهبود می‌یابد.
این گروه تحقیقاتی سال قبل برای ساخت نقاط کوانتومی گرافنی از ذغال سنگ استفاده کردند که در این پروژه نقاط کوانتومی سنتز شده را روی ورق‌های میکروسکوپی گرافن قرار دادند. با این کار لایه هیبریدی بوجود آمده که هزینه تولید پیل‌های سوختی را کاهش می‌دهد.
پژوهشگران محلول حاوی نقاط کوانتومی را با ورق‌های اکسید گرافن ترکیب کردند. پس از خودآرایی و اعمال اتمسفر نیتروژن و بور به آن، کاتالیست جدیدی بوجود می‌آید. این ماده هیبریدی مزایای هریک از اجزاء سازنده خود را داراست؛ برای مثال هدایت الکتریکی آن به دلیل وجود نقاط کوانتومی بالا بوده و لبه‌های گرافن محل‌های مناسبی برای وقوع واکنش است. وجود نیتروژن و بور موجب افزایش این محل‌ها می‌شود.
تور از محققان این پروژه می‌گوید: «نقاط کوانتومی گرافنی موجب افزایش لبه‌های کاتالیست شده که شرایط را برای احیاء اکسیژن فراهم می‌کند. احیاء اکسیژن یکی از مهمترین واکنش‌ها در پیل خورشیدی است. گرافن نیز رسانایی مورد نیاز برای کار را فراهم می‌کند. این یک ترکیب فوق‌العاده است.»
نتایج آزمایش‌های انجام شده نشان می‌دهد که این کاتالیست جدید قادر است ۱۵ میلی‌ولت بیشتر از پلاتین، اکسیژن احیاء کند و همچنین دانسیته جریان آن ۷۰ درصد بیشتر از کاتالیست‌های مبتنی بر پلاتین است.
نتایج این پژوهش در نشریه ACSNano منتشر شده است.
