محققان دانشگاه علم و صنعت ایران با حذف فلز پلاتین به ساخت نانوکاتالیست‌هایی دست یافتند که می‌تواند هزینه ساخت پیل‌های سوختی را تا حد قابل قبولی کاهش دهد، ضمن آنکه طول عمر و پایداری بالاتر نسبت به کاتالیست‌های پلاتینی رایج دارند.
به گزارش مرور نیوز، برای صنعتی شدن پیل‌های سوختی به عنوان یک انرژی پایدار مساله اقتصادی در تولید این نوع سیستم‌ها باید بهینه‌سازی شود؛ چراکه معمولا در ساخت این پیل‌ها از فلز گران‌قیمت و کمیاب پلاتین استفاده می‌شود که حدود 30 درصد کل هزینه‌های پیل سوختی را به خود اختصاص می‌دهد.
بر این اساس پژوهشگران دانشگاه علم و صنعت ایران به ساخت نانوکاتالیستی رسیدند که می‌تواند هزینه ساخت پیل‌های سوختی را تا حد قابل قبولی کاهش دهد.
حسنا قنبرلو از محققان این طرح، هدف از اجرای این پژوهش را کاهش هزینه‌ها در پیل‌های سوختی دما پایین که در حوزه انرژی‌های تجدید پذیر شناخته شده هستند، ذکر کرد.
وی راهکار کاربرد پیل‌های سوختی در صنعت را استفاده از کاتالیست‌های عاری از پلاتین دانست و اظهار کرد: البته این کاتالیست‌ها باید با داشتن فعالیتی برابر یا بیشتر از پلاتین و همچنین پایداری و طول عمر مناسب، بتوانند در رقابت با عملکرد پلاتین پیشی بگیرند.
قنبرلو افزود: از جمله مواد نانوساختاری که تاکنون توانسته‌اند چنین عملکردی داشته باشند، نانو ساختارهای نیتروژن‌دهی شده مثل گرافن و نانو لوله‌های کربنی هستند که در ترکیب با فلزات ارزان قیمت استفاده می‌شوند. به همین دلیل در پروژه حاضر کاتالیست پایه گرافنی نیتروژن‌دهی شده توسط یک روش سولووترمال سنتز شد و فلزات آهن و کبالت روی این پایه نانوساختار توسط روش پلی یول ته‌نشین سازی شدند.
به گفته‌ی وی، این روش ته‌نشین‌سازی موجب پخش بهینه نانوذرات بر روی پایه کربنی نسبت به روش‌های مرسوم شده که خود نقش زیادی در افزایش فعالیت کاتالیست سنتز شده دارد.
قنبرلو با بیان اینکه دلیل استفاده از پلاتین واکنش کند احیای اکسیژن در الکترود کاتد پیل‌های سوختی پلیمری است، ادامه داد: خوشبختانه ما در این طرح به کمک نانوکاتالیست سنتز شده توانستیم با وجود حذف فلز پلاتین به یک فعالیت قابل قبول برای انجام واکنش احیای اکسیژن در الکترود کاتد پیل سوختی برسیم.
وی ابراز: علاوه بر آن به دلیل اینکه هم در بخش سنتز پایه گرافنی نیتروژن‌دهی شده و هم ته‌نشین‌سازی فلزات از روش‌های ساده و کم هزینه استفاده شده، هزینه‌های تولید نانوکاتالیست نیز تا حد زیادی کاهش یافته است.
محقق این طرح، نانوکاتالیست سنتز شده را دارای پایداری خیلی بیشتری نسبت به کاتالیست‌های پلاتینی رایج توصیف کرد که سریعاً در الکترولیت حل می‌شوند و ابراز کرد: از سویی این نانوکاتالیست در برابر عبور سوخت انعطاف بالایی از خود نشان می‌دهد و مشکل مسمومیت با منوکسید کربن و اختلال در اثر عبور سوخت و متانول را ندارد.
قنبرلو، کاربرد پیل‌های سوختی دما پایین (مثل پیل سوختی غشای تبادل پروتون) را در صنعت حمل‌ونقل و صنعت خودرو دانست و بیان کرد: این منابع انرژی که از سوخت هیدروژن استفاده می‌کنند، پایدار هستند و تا زمانی که تأمین سوخت برای این سیستم‌ها انجام شود، می‌توانند انرژی الکتریکی مورد نیاز خودرو و سایر وسایل الکترونیکی قابل حمل‌ونقل را تأمین کنند.
این محقق تاکید کرد: فناوری انرژی پیل سوختی جزو انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر به شمار می‌رود و در صورت استفاده از آن در صنعت خودرو، آلاینده‌های زیست محیطی به شدت کاهش خواهند یافت.
این طرح از سوی حسنا قنبرلو، دانشجوی دکترای مهندسی شیمی دانشگاه علم و صنعت، دکتر سوسن روشن ضمیر عضو هیأت علمی دانشگاه علم و صنعت و ایران اجرایی و نتایج آن در Journal of Power Sources با ضریب تأثیر 1.6 منتشر شده است.
