پوسته غني از پلاتينيوم، هسته داراي پلاتينيوم كم

پيل‌هاي هيدروژني خورشيدي انرژي اتومبيل‌هاي آينده را تأمين خواهند کرد؛ با اين حال اين فناوري به طرز غيرقابل تحملي غيررقابتي است.
يک تيم تحقيقاتي در دانشگاه هوستون تگزاس در آمريکا به رهبري پيتر استراسر گروه جديدي از الکتروکاتاليزورها را توسعه داده‌اند که مي‌تواند به توسعه ظرفيت پيل‌هاي سوختي کمک کند. فاز فعال اين کاتاليزور از نانوذراتي با پوسته غني از پلاتينيوم و هسته متشکل از آلياژي از مس، کبالت، و پلاتينيوم تشکيل شده است. اين کاتاليزور بيشترين فعاليت کاتاليستي را که تاکنون مشاهده شده است براي احياي اکسيژن دارا مي‌باشد.
پيل‌هاي سوختي هيدروژني نسخه‌اي کنترل شده از واکنش انفجاري ميان گاز اکسيژن و هيدروژن مي‌باشند که منجر به تشکيل آب مي‌شود. براي اينکه واکنش مزبور به آرامي صورت گيرد و انرژي آزاد شده به صورت جريان الکتريکي آزاد شود، اين دو جزء واکنش‌دهنده از هم جداش ده و نيم‌واکنش مربوط به هريک در محفظه جداگانه خود صورت مي‌گيرد. در يکي از نيم‌پيل‌ها اکسيژن از الکترود الکترون مي‌‌گيرد (واکنش احيا) و در نيم‌پيل ديگر گاز هيدروژن الکترون خود را به الکترود دوم مي‌دهد (اکسايش). اين دو نيم‌پيل توسط يک غشاي الکتروليت پليمري که تبادل از طريق آن صورت مي‌گيرد، از هم جدا مي‌شوند.
براي اينکه واکنش ادامه پيدا کند، الکترودها بايد کاتاليزوري باشند. دهه‌هاست که الکترود مورد نياز براي بخش اکسيژن، پلاتينيوم گرانبها مي‌باشد. حال استراستر و تيمش ماده جديدي توسعه داده‌اند که آلياژي از پلاتينيوم، مس، و کبالت بوده و به صورت نانوذراتي روي پايه کربني رسوب داده مي‌شوند. فاز کاتاليزوري غعال در همانجا شکل مي‌گيرد: زماني که يک جريان حلقه‌اي متناوب به الکترود اعمال مي‌شود، فلزي که ارزش کمتري دارد (مخصوصاً مس) در سطح نانوذرات از آلياژ جدا مي‌شود. اين فرايند باعث مي‌شود نانوذرات نهايي داراي هسته‌اي باشند که از جنس آلياژ اوليه است، ولي پوسته آن به دليل جدا شدن فلزات کم‌ارزش، تقريباً از پلاتينيوم خالص تشکيل شده است.
استراستر مي‌گويد: «فعاليت احياکنندگي اکسيژن ماده الکتروکاتاليستي جديد ما بي‌نظير است، سرعت فعاليت اين ماده چهار تا پنج برابر بيشتر از پلاتينيوم خالص است. ما نشان داده‌ايم که چگونه مي‌توانيم اين ماده در پيل سوختي به کار برده و آن را در همان محل فعال نماييم».
افزايش سطح نانوذرات براي توجيه اين افزايش فعاليت کافي نمي‌باشد. استراستر فکر مي‌کند که ساختار ويژه اين الکترود در افزايش فعاليت آن نقش دارد. با وجودي که بيشتر سطح اين الکترود جديد از پلاتينيوم تشکيل شده است، اما به نظر مي‌رسد فاصله بين اتم‌هاي پلاتينيوم روي سطح نانوذرات کمتر از اي نفاصله در پلاتينيوم خالص مي باشد.
منبع:http://www.physorg.com