تأمین انرژی پیل های سوختی مبتنی

ایسنا: پیل های سوختی مبتنی بر فناوری نانو که با متانول کار می کنند در آینده انرژی لازم برای ادوات کوچک مانند تلفن های همراه تا سوخت خودروها را تأمین خواهند کرد. پراشانت کومتا، محقق علوم مواد دانشگاه پترزبورگ معتقد است که در آینده نه چندان دور می توانیم از سیستم های پیل سوختی با اندازه یک فندک استفاده کنیم که برای تأمین انرژی آنها وجود یک کارتریج حاوی متانول کافی است. این پیل ها روی خودروها قابل نصب بوده و برای تأمین سوخت آن می توان یک مخزن حاوی متانول در آن تعبیه کرد. در پیل های سوختی کنونی، هیدروژن به عنوان سوخت مورد استفاده قرار می گیرد ولی به دلیل گران بودن و عدم امکان تولید آن در مقیاس صنعتی، کاربرد آن در صنعت فراگیر نشده است.
پیل سوختی ساخته شده توسط کومتا و همکارانش، با استفاده از آب و متانول کار می کند. زمانی که متانول و آب در حضور یک کاتالیست ویژه با هم برخورد می کنند، الکترون، پروتون و دی اکسیدکربن آزاد می کنند. با استفاده از یک غشاء ویژه، امکان خروج پروتون ها و نگه داشتن الکترون ها حاصل می شود که با هدایت آن به یک مدار، جریان الکتریسیته به وجود می آید و گاز دی اکسیدکربن نیز خارج می شود. کاتالیست مورد استفاده در این پیل، کربن پوشش دار است که در محیط اسیدی هدایت خوبی نیز دارد و در عین حال بسیار ارزان و قابل دسترس است.
پوشش قرار گرفته روی کاتالیست اغلب از جنس پلاتین یا ملغمه ای از پلاتین و روتینیوم است که روی کربن، پایداری و چسبندگی بسیار کمی دارد و تمایل آن برای جدا شدن از سطح کربن مشکل اساسی استفاده از آن است. جدا شدن این پوشش و انحلال آن در متانول باعث کاهش راندمان کاتالیست می شود.
این محققان برای حل این مشکل از نیترید تیتانیوم در این ساختار استفاده کردند. آنها ابتدا لایه ای از پلاتین- روتینیوم را در اندازه ۳ نانومتر روی کربن نشست دادند و سپس ذرات نیترید تیتانیوم را در اندازه ۱۰ نانومتر درون لایه پلاتین- روتینیوم رسوب دادند که هم باعث استحکام این لایه شده و هم هدایت الکتریکی مشابه کربن دارد. با اضافه شدن نیترید تیتانیوم به کاتالیست، هدایت الکتریکی و پایداری کاتالیست نسبت به قبل افزایش یافت. دکتر نارایانان، محقق آزمایشگاه پیشرانه موشکی ناسا معتقد است استفاده از نانو ذرات نیترید تیتانیوم ایده بسیار عالی بوده است و این قسمت از کار پیشرفت قابل ملاحظه ای محسوب می شود. طبیعت نانو مواد به شکلی است که به صورت غیر عادی، سطح تماس مفید در کاتالیست مورد استفاده در پیل سوختی را افزایش می دهد و این باعث افزایش بازده کار می شود.