نانو ورق‌های پالادیم برای بهبود واکنش‌های تولید اکسیژن و هیدروژن ساخته شدند

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو؛ یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه جان‌هاپکینز، دانشگاه پوردو و دانشگاه کالیفرنیا راهبرد جدیدی برای بهینه‌سازی کاتالیست‌های فلزی ارائه کردند، کاتالیست‌هایی که در حوزه‌هایی نظیر پیل‌های سوختی قابل استفاده هستند. با استفاده از این روش می‌توان میزان مصرف فلزات گرانبها را در ساخت الکترود‌های پیل سوختی کاهش داد.

این گروه تحقیقاتی نشان دادند که با استفاده از نانوورق‌های پالادیم که ضخامتی در حد سه تا پنج لایه دارند می‌توان فعالیت کاتالیست‌ها را در واکنش‌های تولید اکسیژن و هیدروژن در شرایط قلیایی بهبود داد. در این روش میزان استرین فشردگی موجود در ساختار کاتالیست یک تا دو درصد است.

 

تغییر این استرین راهبردی مهم برای فعال‌کردن کاتالیست‌های فلزی است. به‌صورت رایج، فشار سطحی از سوی یک زیرلایه ناهمگن تحمیل می‌شود که این امر به دلیل محدودیت‌های هندسی نانوکاتالیست و بازسازی سطح تماس معمولاً خنثی می‌شود. در این پروژه محققان راهبردی ارائه کردند که می‌توان با بهره‌گیری از استرس سطحی نانوورق‌های فلزات انتقالی دو بعدی، این مشکل را حل کرد.

وانگ از محققان این پروژه می‌گوید: محاسبات نظریه تابع دانسیته نشان می‌دهد که برهم‌کنش جاذبه میان اتم‌های سطح موجب استرس کشش سطحی می‌شود که فشاری در حد ۱۰۵ اتمسفر را روی اتم‌های سطح ایجاد می‌کند. کنترل اتمی ضخامت می‌تواند به بهینه‌سازی فعالیت کاتالیست کمک کند. در این پروژه ما به‌صورت عملی نشان دادیم که نانوورق‌های پالادیم می‌تواند واکنش‌های تولید اکسیژن و هیدروژن را بهبود دهند.

جفری گریلی از محققان این پروژه می‌گوید: ما روی تنظیم خواص ورق‌های لایه‌نازک فلزی کار می‌کنیم تا با استفاده از این کار الکتروکاتالیست‌هایی برای پیل‌های سوختی بسازیم. هدف نهایی ما آزمایش این روش روی فلزات مختلف است.

این گروه تحقیقاتی با استفاده از شبیه‌سازی پیش‌بینی کردند که نیروی ذاتی در سطح الکتروکاتالیست پالادیم می‌تواند برای ایجاد خواص بهینه مورد استفاده قرار گیرد. در نهایت نتایج آزمایشگاهی این پیش‌بینی را تأیید کرد. بنابراین، می‌توان ۹۰ درصد میزان مصرف فلز را در کاتالیست کاهش و فعالیت را ۱۰ تا ۵۰ برابر افزایش داد.