افزایش بازدهی و کاهش قیمت پیل‌های سوختی با فناوری نانو

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، پیل‌های سوختی الکلی به دلیل بازدهی بالا در تبدیل انرژی، دمای واکنش پایین و توانایی در تولید حجم وسیعی از انرژی، یکی از انتخاب‌های جالب‌توجه به‌عنوان منبع انرژی در صنایع حمل‌ونقل به شمار می‌روند.

در بین انواع مختلف پیل‌های سوختی الکلی، پیل‌های سوختی اتانولی و متانولی به دلیل دسترسی آسان، سادگی واکنش و حمل‌ونقل و نگهداری ساده‌ سوخت مصرفی آن‌ها بسیار مورد توجه واقع شده‌اند. از طرفی در پیل‌های سوختی از فلز گران‌بهای پلاتین به‌عنوان الکترود استفاده می‌شود که موجب افزایش هزینه‌ی تولید این نوع پیل‌ها شده است. 

حسین رستمی مال خلیفه، مجری طرح گفت:‌ با توجه به منابع محدود فلز گران‌بهای پلاتین و افزایش روزافزون استفاده از آن در صنایع مختلف، رشد و تجاری‌سازی پیل‌های سوختی با مشکل مواجه شده است؛ ازاین‌رو تحقیقات بسیاری روی اصلاح کاتالیست های تسریع‌کننده‌ واکنش اکسیداسیون الکل‌ها به‌منظور بهبود عملکرد پیل‌های سوختی صورت گرفته است.

به گفته وی، در این طرح، یک روش ساده و ارزان به‌منظور افزایش کارایی کاتالیست تجاری پلاتین/کربن ارائه شده است.

رستمی مال خلیفه از کاهش هزینه‌ تولید پیل سوختی و کمک به تجاری‌سازی آن‌ها و همچنین افزایش پایداری و فعالیت کاتالیستی پلاتین/کربن به‌عنوان مزایای اصلی استفاده از این محصول یاد کرد. 

وی گفت: در تحقیق حاضر، به سنتز و ارزیابی یک نانوکامپوزیت کاتالیستی متشکل از پلی پارافنیلن‌دی آمین به‌عنوان فاز زمینه و نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم به‌عنوان فاز پرکننده پرداخته شده است. با اضافه کردن این نانوکامپوزیت به کاتالیست پلاتین/کربن، هدایت یونی، فعالیت کاتالیتی و خواص مکانیکی کاتالیست پلاتین/کربن بهبود می‌یابد. 

رستمی مال خلیفه در رابطه با روند سنتز و ارزیابی این نانوکامپوزیت افزود: ابتدا نانوکامپوزیت پلی(پارافین دی آمین/تیتانیوم اکسید) به روش پلیمریزاسیون درجا سنتز شد و مورفولوژی و خواص ساختاری آن به‌وسیله‌ میکروسکوپ الکترونی و روش‌های FTIR و XRD مورد مطالعه قرار گرفت و در گام بعد، نانوکامپوزیت سنتز شده به نانوکاتالیست تجاری پلاتین/کربن اضافه شد.

وی ادامه داد: در نهایت کاتالیست اصلاح شده به‌عنوان آند پیل سوختی به‌منظور اکسایش متانول و اتانول در محیط‌های قلیایی مورد استفاده قرار گرفت و عملکرد آن ارزیابی شد.

رستمی مال خلیفه خاطر نشان کرد: بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، استفاده از نانوکامپوزیت سنتز شده درون لایه‌ کاتالیست پلاتین/کربن موجب افزایش فعالیت کاتالیتی الکترود در اکسایش متانول و اتانول می‌ شود؛ همچنین اضافه شدن این نانوکامپوزیت، از کاهش کارایی کاتالیست که به سبب جذب محصولات جانبی واکنش اکسیداسیون، از جمله کربن مونواکسید، بر روی کاتالیست صورت می‌گیرد، جلوگیری به عمل می‌آورد. 

وی عنوان کرد:  تولید این نانوکامپوزیت آزمایشگاهی با استفاده از یک فرایند ساده و ارزان صورت گرفته است.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های پروفسور عباسعلی رستمی و دکتر عبدالله عمرانی، اعضای هیأت علمی دانشگاه مازندران و حسین رستمی مال خلیفه، دانشجوی دکترای این دانشگاه است. نتایج این کار در مجله‌ Electrochimica Acta (شماره‌ی ۱۹۱، سال ۲۰۱۶، صفحات ۵۳۶ تا ۵۴۷) به چاپ رسیده است.