استفاده از کاتالیزور‌ها در ساخت پیل سوختی

تحقیقات اخیر پژوهشگران نشان می دهد که استفاده از هیدروژن به‌عنوان منبع انرژی سازگار با محیط زیست به تسریع در حمل‌ونقل و سایر کاربرد‌ها کمک می‌کند.

کد خبر: ۱۲۹۴۷۰۰

تاریخ: ۰۳ مرداد ۱۴۰۱ - ۰۹:۱۶

به گزارش خبرگزاری دانا به نقل از پایگاه خبری تِک اکسپلور (Tech Xplore)، پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا روشی را برای پیش‌بینی قدرت و پایداری آلیاژ‌های پلاتین طراحی کردند.

قدرت و پایداری دو شاخص کلیدی عملکرد کاتالیزور‌ها در سلول‌های سوختی هیدروژنی است.

پژوهشگران، سپس، با استفاده از این روش، آلیاژی را طراحی و تولید کردند که در شرایطی نزدیک به شرایط استفاده در دنیای واقعی نتایج بسیار خوبی در بر داشت.

به گفته یکی از این پژوهشگران، برای پایداری سیاره‌مان نمی‌توانیم این‌گونه به زندگی خود ادامه دهیم و اختراع مجدد انرژی یکی از راه‌های اصلی برای تغییر مسیرمان است.

خودرو‌های سلول‌سوختی داریم؛ ولی باید آن را ارزان‌تر کنیم. در این پژوهش ما به رویکردی رسیدیم که به پژوهشگران اجازه می‌دهد کاتالیزور‌های مناسب را خیلی سریع‌تر شناسایی کنند.

پیل‌های سوختی با استفاده از اکسیژن جو و هیدروژن انرژی تولید می‌کنند. یک مرحله کلیدی در این فرآیند استفاده از یک کاتالیزور برای شکستن پیوند‌های بین جفت اتم‌های اکسیژن است.

کاتالیزور‌هایی که بهترین عملکرد را دارند، بسیار فعال هستند تا واکنش را هدایت کنند و در عین حال به اندازه‌ای پایدار هستند که می‌توان از آن‌ها مدتی طولانی استفاده کرد.

برای کسانی که پیل‌های سوختی را طراحی می‌کنند، یافتن بهترین کاتالیزور‌ها یک مشکل بزرگ بوده است.

پلاتین بهترین عنصر برای این هدف است؛ اما نادربودن آن باعث می‌شود استفاده از این فناوری در مقیاس بزرگ بسیار گران باشد.

آلیاژی که پلاتین را با یک فلز یا فلزات در دسترس‌تر ترکیب می‌کند، هزینه را کاهش می‌دهد؛ اما هرگز یک روش عملی و واقعی برای غربالگری سریع اینکه کدام آلیاژ بهترین کاتالیزور را می‌سازد، وجود نداشته است؛ در نتیجه، پیشرفت‌های این فناوری تا کنون با آزمون و خطا حاصل شده است.

روش جدید هم قدرت کاتالیزور‌های آلیاژ پلاتین و هم پایداری آن را پیش‌بینی می‌کند. این روش با استفاده از ترکیبی از آزمایش‌ها، محاسبات پیچیده و طیف‌سنجی اشعه ایکس به‌دست آمد و به پژوهشگران اجازه داد خواص شیمیایی را دقیقاً شناسایی کنند.

سپس، پژوهشگران کاتالیزور‌هایی را ایجاد کردند که مقادیر دقیق پلاتین و نیکل و کبالت را در یک ساختار و پیکربندی اتمی خاص براساس اندازه‌گیری تجربی خود ترکیب می‌کند. آن‌ها نشان دادند که آلیاژی که طراحی کردند هم بسیار فعال و هم بسیار پایدار است؛ ضمن اینکه ترکیبی نادر، اما بسیار مورد نیاز برای کاتالیزور‌های پیل سوختی است.

این یافته‌ها در مجله Nature Catalysis منتشرشده است.