ساخت نانوکامپوزیتی ارزان با کاربرد کاتالیستی در پیل‌های سوختی در دانشگاه قم

به گزارش خبرگزاری آنا به نقل از روابط عمومی ستاد نانو، در طول چند سال گذشته، مطالعات زیادی در خصوص بررسی خواص الکتروکاتالیستی فلزات گروه پلاتین و آلیاژهای آن‌ که در بسترهای پلیمری قرار گرفته‌اند، انجام شده است. اگر چه فلزاتی مانند پلاتین در اکسیداسیون متانول بسیار فعال هستند، اما بیش از حد گران بوده و برای تجاری‌سازی مناسب نیستند. با توجه به قیمت بالای پلاتین، در سال‌های اخیر استفاده از نیکل ارزان، به عنوان کاتالیست، مطالعات بسیاری را به خود اختصاص داده است.

دکتر علی احسانی، هدف اصلی این پژوهش را استفاده ازکاتالیست‌های ارزان برای اکسایش متانول خواند و افزود: «متانول سوخت مناسبی در سیستم‌های پیل سوختی به شمار می‌رود. در این تحقیق جهت ساخت کاتالیستی با قیمت مناسب، از کامپوزیت نیکل استفاده نمودیم. لازم به توضیح است که مواد در ساختار کامپوزیتی، می‌توانند خواص بهبود یافته‌ی مناسبی داشته باشند. لذا در ساخت این کاتالیست از یک پلیمر هادی مناسب که حاوی نانولوله‌های کربنی بود، به عنوان بستری برای فلز نیکل استفاده شد».

بسیاری از الکترودها که یکی از اجزای ساخت آنها نیکل است، می‌توانند به عنوان کاتالیست در پیل‌های سوختی استفاده شوند. لذا نتایج این طرح می‌تواند در صنایع مرتبط با انرژی‌های نو، در سیستم‌های پیل سوختی به کار گرفته شود. البته این کاتالیست در فرآیندهای الکتروکاتالیستی جهت شناسایی گونه‌های زیستی و دارویی نیز قابلیت کاربرد را دارد.

احسانی در ادامه سایر مزایای کاتالیست ساخته شده را بیان کرد و گفت: «موادی که در سنتز این نانوکامپوزیت بکار رفته در مقایسه با کاتالیست‌های

مشابه، قابل دسترس و تقریباً ارزان بوده و به راحتی با روش الکتروشیمیایی قابل سنتز هستند. لذا الکتروکاتالیست‌ ساخته شده از این مواد می‌تواند جایگزین مناسبی برای کاتالیست‌های حاوی پلاتین، که بسیار گران قیمت هستند، باشند».

همچنین مواد به کار رفته در ساخت این کاتالیست هیچ‌گونه سمیتی نداشته و الکترود نهایی تکرار پذیری بسیار مناسبی در سیستم‌های پیل سوختی از خود نشان داده است. روش سنتز الکتروشیمیایی به کار رفته نیز، برخلاف سنتز شیمیایی، به علت استفاده نکردن از واکنشگرهای شیمیایی در فرایند اکسایش، بر طبق استانداردهای جهانی شیمی سبز است.

لذا کاربرد این نانوکامپوزیت در راستای گسترش استفاده از سیستم‌های انرژی غیر فسیلی و پاک (پیل سوختی) حائز اهمیت بسیاری خواهد بود.

احسانی دلیل انتخاب پلیمر به کار رفته در ساخت این کاتالیست را بدین شرح توضیح داد: «در این طرح از پلی تیرامین استفاده شده که یک پلیمر هادی محسوب می‌شود. این پلیمر، به عنوان یک نیمه رسانا و داشتن خواص اپتیکی مناسب می‌تواند فرایند انتقال الکترون را در واکنش‌های الکتروکاتالیستی تسریع نموده و شرایط مناسبی را جهت دستیابی به کارایی بالا، تنها با استفاده از حداقل مقدار کاتالیست فراهم کند. افزون بر این، پلی تیرامین به علت داشتن گروه آمینی به راحتی می‌تواند با گونه‌های فلزی تشکیل کمپلکس دهد. از طرفی پخش نانولوله‌های کربنی به مقدار کم در بستر پلیمر، رسانایی فیلم را افزایش داده و استحکام مکانیکی قابل ملاحظه‌ای در پلیمر ایجاد می‌کند».

این تحقیقات از تلاش‌های دکترعلی احسانی، دکتر فریدون بابایی، اعضای هیئت علمی دانشگاه قم و دکتر حمید محمدشیری، عضو هیئت علمی دانشگاه پیام نور کرمان و آمنه وزیری راد، دانش‌آموخته دانشگاه پیام نور قم حاصل شده است.