دانشمندان انگلیسی نوع جدیدی از پیل سوختی هیدروژنی را با استفاده از آهن به جای پلاتین گران‌قیمت ساخته‌اند. این پیشرفت، تجاری‌سازی گسترده خودروهای الکتریکی سلول هیدروژنی را یک قدم به واقعیت نزدیکتر می‌کند.
به گزارش فایندز، این پیل‌ها یک جایگزین سازگار با محیط‌زیست برای برق قابل‌حمل هستند و بخار آب تنها محصول جانبی آن است. این توسعه، آهن، این فلز رایج را در رقابت برای یافتن کاتالیزورهای مقرون‌به‌صرفه جلوتر می‌آورد.
در حال حاضر، حدود ۶۰ درصد از هزینه یک پیل سوختی با کاتالیزور پلاتین است. پروفسور آنتونی کوسرناک، مدیر این پروژه از امپریال کالج لندن در بیانیه‌ای دانشگاهی می‌گوید:برای این که سلول‌های سوختی را به یک جایگزین واقعی برای وسایل‌نقلیه با سوخت فسیلی تبدیل کنیم باید این هزینه را کاهش دهیم. طراحی کاتالیزور ارزان‌تر این امر را به واقعیت تبدیل می‌کند و امکان استقرار سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر بسیار بیشتری را فراهم می‌کند که از هیدروژن به عنوان سوخت استفاده می‌کنند و در نهایت انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش می‌دهند و جهان را در مسیری به سمت انتشار خالص صفر قرار می‌دهند.
چگونه آهن جایگزین پلاتین می‌شود؟
فرآیند تولید سوخت شامل گرمایش شدید آهن و عناصر نیتروژن و کربن، سه تا از فراوان‌ترین مواد خام زمین است. این نوآوری، آهن را به صورت اتم‌های منفرد در یک ماتریس رسانایی الکتریکی کربن پراکنده کرده است.
این ماده خواص شیمیایی متفاوتی را برای آهن حجیم ایجاد کرد و باعث واکنش‌پذیری آن در پیل سوختی و جایگزینی مناسب برای پلاتین شد. در آزمایش‌های آزمایشگاهی، یک کاتالیزور آهن تک اتمی مانند کاتالیزورهای مبتنی بر پلاتین در یک سیستم پیل سوختی واقعی عمل کرد. این روش همچنین می‌تواند برای فرآیندهای دیگر مانند تصفیه فاضلاب، استفاده از هوا برای حذف آلاینده‌های مضر سازگار شود.
دکتر اسد محمود، محقق ارشد این تحقیق می‌گوید: ما یک رویکرد جدید برای ساخت طیفی از کاتالیزورهای «تک اتمی» ایجاد کرده‌ایم که طیف وسیعی از فرآیندهای شیمیایی و الکتروشیمیایی جدید را ارائه می‌دهد.
به طور خاص، ما از یک روش مصنوعی منحصر به فرد به نام ترنسمتالیشن (transmetallation) استفاده کردیم تا از تشکیل خوشه‌های آهن در طول سنتز جلوگیری کنیم. این فرآیند باید برای دانشمندان دیگری که به دنبال تهیه نوع مشابهی از کاتالیزور هستند مفید باشد.
تمرکز فزاینده‌ای بر روی سیستم‌های پیل سوختی هیدروژنی به عنوان منابع انرژی جایگزین برای وسایل‌نقلیه و سایر کاربردها وجود دارد. آن‌ها دارای زمان سوخت‌گیری سریع، چگالی انرژی بالا و عدم انتشار مضر یا محصولات جانبی هستند. با این حال، هزینه بسیار بالای پلاتین، تلاش‌ها برای تبدیل انرژی هیدروژن به جریان اصلی را مختل کرده است. برای تسهیل واکنشی که الکتریسیته تولید می‌کند، سلول‌های سوختی به کاتالیزور گران قیمت و کمیاب متکی هستند. پس از آزمایش‌های موفقیت‌آمیز با تولیدکننده کاتالیزور پیل سوختی بریتانیا، جانسون متی، محققان امیدوارند که نسخه مبتنی بر آهن را برای تجاری‌سازی افزایش دهند. آن‌ها اکنون برروی بهبود پایداری کار می‌کنند بنابراین از نظر دوام و عملکرد با پلاتین مطابقت دارد.
این نتایج در مجله Nature Catalysis منتشر شده است./ایسنا
