Index
Telegram RSS ارسال به دوستان نسخه چاپی ذخیره خروجی XML خروجی متنی خروجی PDF
کد خبر : 163956
تاریخ انتشار : 23 شهریور 1391 0:0
تعداد بازدید : 131

راهکار کلیدی محققان ايراني در توسعه و تجاری سازی پیل های سوختی متانولي

علمي و فناوري - پژوهشي: پژوهشگران دانشگاه اصفهان موفق به ارائه یک روش ساده و کارآمد برای سنتز نانوذرات مبتنی بر فلزات نجیب بر روی انواع بسترها شدند. به گزارش پایگاه اطلاع رسانی دستاوردهای انقلاب اسلامی به نقل از سرويس پژوهشي ايسنا، این روش که بویژه در بسترهای کربنی نظیر نانولوله های کربنی کاربرد دارد، بدون تغییر خصوصیات ذاتی و ساختاری نانولوله های کربنی، امکان تهیه نانوذرات مبتنی بر پلاتین با اندازه ذرات ریزتر و توزیع اندازه ذرات محدودتر با پایداری بیشتر را فراهم می كند. نانولوله های کربنی، در میان بسترهای مختلف به دلیل دارا بودن خصوصیات ویژه بعنوان یک بستر جدید و مناسب برای نانوذرات، کاربردهای زیادی دارند. اما نانولوله های کربنی خام دارای سطوحی با خاصیت آب گریزی ذاتی و بی اثری شیمیایی هستند و لذا جایگاه های مناسب و کافی برای پخش نانوذرات بر روی سطح آن ها وجود ندارد. توزیع نانوذرات بر روی بسترها تا حدودی به شیوه اصلاح سطح به کار رفته بستگی دارد. شیوه های متداول اصلاح سطح نانولوله های کربنی، عموماً روش هایی خسته کننده و وقت گیر هستند و در بسیاری از موارد منجر به تغییر ساختار و خصوصیات ذاتی کربن می شوند. در نتیجه امروزه پژوهشگران به دنبال روش های کارآمدتر هستند. هدف کلی این پژوهش دستیابی به یک روش سنتز ساده مبتنی بر روش تلقیح برای تهیه کاتالیست های مبتنی بر پلاتین بر روی بسترهای کربنی جهت واکنش های پیل سوختی متانولی مستقیم است. تهیه کاتالیست هایی با اندازه ذرات ریزتر و توزیع اندازه ذرات محدودتر، اصلاح سطح نانولوله های کربنی بدون تغییر ساختار ذاتی نانولوله های کربنی و همچنین استفاده از روش سنتزی برای تهیه آلیاژهای مبتنی بر پلاتین و فلزات غیر نجیب در دمای بالا (800 درجه سانتیگراد) بر روی بسترهای کربنی، بدون آنکه دمای بالا منجر به افزایش اندازه ذرات یا افزایش توزیع اندازه ذرات کاتالیست شود، اهداف دیگری هستند که در این روش سنتزی مدنظر است. امروزه پیل های سوختی متانولی مستقیم به عنوان یک منبع انرژی سبز برای وسایل الکترونیکی و اتومبیل ها توجه بسیار زیادی را به خود جلب كرده اند. وجود برخی مشکلات، اقبال عمومی از این نوع پیل های سوختی را با چالش هایی مواجه كرده است. توسعه کاتالیست هایی برای بهبود انجام واکنش های اکسایش متانول و احیای اکسیژن یکی از راهکارهای کلیدی برای توسعه و تجاری سازی این پیل های سوختی است و این طرح به طور مستقیم در صنایع پیل سوختی و سنتز کاتالیست های مربوط به آن کاربرد دارد و روشی ساده و ارزان را ارائه می دهد. این پژوهش به وسیله دکتر رزگار احمدی و دکتر محمد کاظم امینی از دانشگاه اصفهان انجام گرفته است. همچنین اندازه گیری های میکروسکوپ الکترونی عبوری با تفکیک بالا (HRTEM) به وسیله دکتر کریگ بنت از دانشگاه آکادیاي کانادا صورت گرفته است. احمدی در مورد این پژوهش گفت: نوآوری این شیوه سنتزی، امکان سنتز آلیاژهای مبتنی بر پلاتین در دمای بالا، با اندازه ذراتی حدود سه نانومتر بر روی نانولوله های کربنی است که پایداری زیادی بر روی بستر کربنی از خود نشان می دهند. این مزایا به علت استفاده از گوگرد عنصری به عنوان اصلاحگر طی فرایند سنتز است که امکان سنتز نانوذراتی با اندازه ریزتر، پخش شدگی مناسب تر و درصد آلیاژی شدن بالاتر را فراهم می كند. گوگرد مورد استفاده تقریباً به طور کامل در انتهای سنتز و در حین عملیات حرارتی حذف می شود و لذا هیچ گونه اثر مسمومیتی بر روی کاتالیست ها برجای نمی ماند. وی با اشاره به مراحل این کار تحقیقاتی خاطرنشان کرد: در اين تحقيق ابتدا کاتالیست پلاتین بر روی سطح نانولوله های کربنی اصلاح شده با گوگرد سنتز شد و فعالیت کاتالیستی آن برای واکنش اکسایش متانول مورد بررسی قرار گرفت و اثر مقدار گوگرد عنصری مورد استفاده در اصلاح سطح نانولوله های کربنی تعیین شد. در ادامه کاتالیست های آلیاژی مبتنی بر پلاتین Pt-Co بر روی سطح نانولوله های کربنی اصلاح شده با گوگرد سنتز شدند. پس از شناسایی کاتالیست ها، فعالیت کاتالیستی آنها برای واکنش اکسایش متانول مورد بررسی قرار گرفت. در این دو بخش، کاتالیست های سنتز شده مورد شناسایی قرار می گیرند و فعالیت کاتالیستی آنها مورد مطالعه قرار می گیرد. احمدی با اشاره به نتایج این کار تحقیقاتی اظهار كرد: با اصلاح سطح نانولوله ها با گوگرد، امکان تهیه ذراتی با اندازه کارآمدتر برای واکنش اکسایش متانول فراهم می شود. گوگرد به کار برده شده در حین فرایند تشکیل ذرات از کلوخه ای شدن نانوذرات در حین اصلاح گرمایی در دمای بالا ممانعت به عمل آورده و همچنین با اتصال محکم ذرات به سطح، پایداری کاتالیست را در محلول های اسیدی و محیط های الکتروشیمیایی افزایش می دهد. همچنین در میان همه کاتالیست های Pt-Co تهیه شده بر روی نانولوله های کربنی اصلاح شده با گوگرد، کاتالیست Pt3Co/CNT بیشترین فعالیت الکتروشیمیایی را برای واکنش اکسایش متانول و بیشترین پایداری طولانی مدت را نشان می دهد. روش سنتز ارائه شده در این پژوهش بسیار ساده و ارزان است و نیازی به وسایل و دستگاه های پیشرفته ندارد، به علاوه با این روش چون می توان کاتالیست را در اندازه زیاد تولید كرد، پس این روش قابلیت تجاری شدن را نیز دارا است. نتایج این کار تحقیقاتی در مجله «Journal of Catalysis» منتشر شده است.