احرارخبر:پژوهشگران دانشگاه مراغه طي تحقيقات خود موفق به ساخت کنترل شده نانو صفحاتي از جنس گرافن و اکسيد گرافن در مقياس آزمايشگاهي شده‌اند که مي‌تواند باعث اقتصادي شدن پيل‌هاي سوختي و ذخيره سازهاي انرژي شود.
همچنين با استفاده از اين نانوصفحات سنتز شده، امکان کاهش ميزان استفاده از مواد پرهزينه و گران قيمت متداول در پيل‌هاي سوختي نيز ميسر شده است.
اگرچه پيل‌هاي سوختي به عنوان مبدل‌هاي سوخت پاک نقش بسيار مهمي را در زندگي آينده ايفا خواهند کرد اما هزينه‌هاي گزاف آن‌ها مانع از کاربرد گسترده آن‌ها در زندگي روزمره شده است. بنابراين، در صورت دستيابي به مواد کم هزينه جهت ساخت اين تجهيزات از جمله غشاها و کاتاليزورها به عنوان اصلي‌ترين اجزاي پيل‌هاي سوختي به طور طبيعي روند بکارگيري آن‌ها در زندگي مردم مشهودتر خواهد شد.
دکتر کريم کاکايي مجري طرح، هدف از اجراي اين پژوهش را سعي در ساخت نانوساختارهايي به عنوان نگهدارنده کاتاليست‌هاي مورد استفاده در پيل‌هاي سوختي غشايي پروتوني جهت کاهش قيمت تمام شده اين تجهيزات عنوان کرد.
وي در خصوص اهميت اجراي اين طرح گفت: «همانگونه که اشاره شد هزينه‌هاي بالاي پيل‌هاي سوختي از جمله نگهدارنده‌هاي کاتاليست و به کارگيري فلزات گران بهايي نظير پلاتين در ناحيه آند و کاتد، منجر به افزايش قيمت اين تجهيزات شده که عملاً تجاري سازي و توليد انبوه آن‌ها را مشکل کرده است. در کشور ما نيز تمامي مواد به کار رفته در پيل سوختي وارداتي است که هزينه‌هاي بالايي را بر اقتصاد کشور وارد مي‌کند. بنابراين در اين طرح تلاش شده تا با ساخت و بکارگيري نانوصفحات اکسيد گرافن به عنوان نگهدارنده الکتروکاتاليست و نيز استفاده از آلياژ پلاتين و قلع به عنوان جايگزين فلز خالص پلاتين از قيمت الکتروکاتاليست نهايي مورد استفاده در پيل سوختي کاسته شود.»
مطابق با نتايج حاصل شده، بکارگيري نانوصفحات اکسيد گرافن و گرافن در پيل سوختي، افزون بر کاهش قيمت کاتد و آند مورد استفاده در آن‌ها، منجر به افزايش عملکرد پيل‌هاي مذکور نيز شده است. لذا توليد آن‌ها صرفه اقتصادي بيشتري ايجاد خواهد کرد.
با توجه به اين مطالب، استفاده از نتايج اين طرح در حوزه توليد انرژي‌هاي پاک بسيار مفيد خواهد بود.
به گفته محقق اين طرح، جهت سنتز گرافن و اکسيد گرافن عموماً از روش هامر و يا روش اصلاح شده هامر استفاده مي‌شود که قابليت توليد در مقياس صنعتي را ندارد. از طرفي در اين روش مواد شيميايي و آلوده کننده بسيار زيادي بکار گرفته مي‌شود که خطرات زيادي براي افراد و محيط زيست به دنبال خواهد داشت. اين در حالي است که در اين طرح از روش بالا به پائين، نانو صفحات گرافن اکسايد به طريقه الکتروشيميايي سنتز شده است که مشکلات روش هامر را به دنبال ندارد. کاهش هزينه توليد از ديگر مزايت‌هاي اين روش است.
کاکايي در ادامه به روند ساخت و بررسي عملکرد پيل‌هاي سوختي متشکل از اين نانوصفحات پرداخت و افزود: «در اين راستا اکسيد گرافن به طريقه الکتروشيميايي سنتز شده و سپس نسبت‌هاي مختلف آلياژ پلاتين و قلع بر روي گرافن اکسايد احيا شده است. البته در اين مرحله تلاش شد تا از احياي کامل تمام اکسيدگرافن به گرافن جلوگيري شود. به اين ترتيب همزمان اکسيد گرافن هم نقش پايه کاتاليست و هم نقش ناقل پروتون را دارا خواهد بود. از طرفي با اين کار مصرف محلول نفيون وارداتي گران‌بها نيز به نصف تقليل يافت.»
وي در پايان عنوان کرد: «در طرح‌هاي آتي نانوصفحات اکسيد گرافن به وسيله گروه‌هاي عاملي مختلف مانند هالوژن‌ها، سولفونه‌ها و نيتروژن ناخالص( دوپه) مي‌شوند تا در واکنش‌هاي احياي اکسيژن در سمت کاتد پيل سوختي مورد استفاده قرار گيرد.»
اين تحقيقات حاصل تلاش‌هاي دکتر کريم کاکايي عضو هيات علمي دانشگاه مراغه دانشيار گروه شيمي فيزيک است. نتايج اين کار در مجله Electrochemica Acta (جلد 165، سال 2015، صفحات 330 تا 337) به چاپ رسيده است.
انتهاي پيام