پژوهشگران با استفاده از نانومیله‌های کربنی، نانوذرات کبالت و اکسید سریم موفق به تولید نانوکاتالیستی با کارایی بالا به‌منظور استفاده در پیل‌های سوختی شدند.
به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از ستاد توسعه فناوری نانو، محققان موسسه علم و فناوری «داگو گیونگبوک» نانوکاتالیستی ساختند که می‌تواند هزینه پیل‌های سوختی را کاهش دهد. پیل‌های سوختی غشاء الکترولیتی پلیمری (PEMFCs) می‌توانند انرژی شیمیایی تولید شده در طول واکنش میان هیدروژن به‌عنوان سوخت و اکسیژن را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند. در حالی که این پیل‌ها گزینه مناسبی برای جایگزینی سوخت‌های فسیلی هستند اما این فناوری به مواد بسیار گرانقیمت وابسته است. همچنین کاتالیست‌های مورد استفاده در این پیل‌ها در طول واکنش‌ها، دچار زوال شده و مشکلاتی در استفاده مجدد از آنها وجود دارد.
این گروه تحقیقاتی موفق به ساخت کاتالیست بادوام و فعالی شده‌اند که می‌تواند هزینه تولید پیل‌های PEMFCs را کاهش دهد. این کاتالیست‌ها دارای نانومیله‌های کربنی تقویت شده با نیتروژن هستند که در واقع روی سطح نانومیله‌های کربنی، ترکیبی از نانوذرات اکسید سریم، کبالت و همچنین نیتروژن قرار داده شده‌است. این کاتالیست زیست‌سازگار بوده و قابلیت احیاء اکسیژن را داراست.
این کاتالیست که به‌صورت الیاف است، با روش الکتروریسندگی ساخته می‌شود که در آن ولتاژی به نوک یک نازل اعمال می‌شود. قطرات خروجی از نازل باردار بوده و پس از خروج تبدیل به ساختاری یکنواخت می‌شوند که ابعاد نانومتری دارد. این گروه تحقیقاتی تایید کردند که ذرات کبالت و اکسیدسریم به‌صورت یکنواخت در سطح نانومیله‌های کربنی پخش شده و کاتالیست از ظرفیت تولید الکتریسیته بالایی برخوردار است.
کاتالیست نانومیله‌های کربنی تقویت شده با نانوذرات فعالیت بالاتری نسبت به کاتالیست‌های رایج داشته به‌طوری که از کاتالیست کربن/پالادیم دو برابر فعال‌تر است. این گروه تحقیقاتی به بررسی دو نوع واکنش شیمیایی مهم برای تولید و ذخیره‌سازی انرژی بودند: احیاء اکسیژن و تولید اکسیژن.
محققان این پروژه چنین نتیجه‌گیری کردند که اکسید سریم گزینه بسیار مناسبی برای تقویت نانومیله‌های کربنی بوده تا با این کار کاتالیست‌های پایداری تولید شود.
نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان A synergistic effect of Co and CeO ۲ in nitrogen-doped carbon nanostructure for the enhanced oxygen electrode activity and stability در نشریه Applied Catalysis B: Environmental به چاپ رسیده است.