محققان دانشگاه تسوکوبا یک فیلتر گرافنی ایجاد کردند که مولکول های بزرگ را مسدود می کند تا از تخریب پیل سوختی جلوگیری کند.

یک تیم تحقیقاتی دانشگاه تسوکوبا با موفقیت روش جدیدی را توسعه داده است که می تواند از تقاطع مولکول های سوخت بزرگ جلوگیری کند و تخریب الکترودها را در فناوری پیشرفته پیل سوختی با استفاده از متانول یا اسید فرمیک سرکوب کند.

فیلتر موفقیت‌آمیز مولکول‌های سوخت از طریق انتقال پروتون انتخابی به دلیل مانع فضایی بر روی ورقه‌های گرافن حفره‌ای به دست می‌آید که عملکرد شیمیایی دارند و به عنوان غشاهای تبادل پروتون عمل می‌کنند.

مقاله گزارش تحقیقاتی سرکوب متانول و متقاطع فرمت از طریق سولفانیلیک؟ گرافن حفره ای عامل دار به عنوان غشای تبادل پروتون در مجله Advanced Science منتشر شده است.

برای تحقق بی طرفی کربن تقاضا برای توسعه فناوری پیل سوختی مستقیم متانول / اسید فرمیک افزایش یافته است و در این فناوری از متانول یا اسید فرمیک به عنوان سوخت الکترونیکی برای تولید برق استفاده می شود.

سلول های سوختی از طریق انتقال پروتون برق تولید می کنند.

با این حال غشاهای تبادل پروتون معمولی از پدیده تقاطع (متقاطع) رنج می برند که در آن مولکول های سوخت نیز بین آندها و کاتدها منتقل می شوند، پس از آن مولکول های سوخت به طور غیر ضروری اکسید می شوند و الکترودها غیرفعال می شوند.

در این مطالعه، محققان یک غشای مبادله پروتون جدید متشکل از ورقه‌های گرافن با حفره‌هایی به قطر 5 تا 10 نانومتر ساخته‌اند که از نظر شیمیایی با گروه‌های عاملی سولفانیلیک تغییر یافته و گروه‌های سولفو را در اطراف سوراخ‌ها ایجاد می‌کنند.

به دلیل مانع فضایی توسط گروه‌های عاملی، غشای گرافن با جلوگیری از نفوذ مولکول‌های سوخت، در حالی که برای اولین بار تا آنجایی که تیم می‌دانستند، هدایت پروتون بالایی را حفظ می‌کند، با موفقیت پدیده متقاطع را سرکوب می‌کند.

تا به امروز رویکردهای مرسوم برای مهار مهاجرت مولکول سوخت شامل افزایش ضخامت غشاء یا ساندویچ کردن مواد دو بعدی بود که به نوبه خود هدایت پروتون را کاهش داد و در این مطالعه، محققان ساختارهایی را بررسی کردند که مهاجرت مولکول‌های سوخت را از طریق درگ الکترواسموتیک و مانع فضایی مهار می‌کنند.

به این ترتیب آنها دریافتند که غشای گرافن عامل دار شده با سولفانیل می تواند به طور قابل ملاحظه ای تخریب الکترود را در مقایسه با غشاهای تجاری Nafion سرکوب کند و در عین حال رسانایی پروتون مورد نیاز برای سلول های سوختی را حفظ کند.

علاوه بر این چسباندن غشای گرافن به یک غشای معمولی مبادله پروتون می‌تواند پدیده متقاطع را سرکوب کند بنابراین، این مطالعه به توسعه سلول‌های سوختی پیشرفته به عنوان جایگزین جدیدی برای سلول‌های سوختی نوع هیدروژنی کمک می‌کند.

در حالی که پیل‌های سوختی کاملاً آماده بازار انبوه نیستند، پتانسیل آن‌ها صرفاً از نقطه‌نظر بازدهی بسیار برجسته است و فن‌آوری پیل سوختی می‌تواند به حدی بالغ شود که چند گالن سوخت مایع بتواند یک وسیله نقلیه را بسیار کارآمد به حرکت درآورد.

انرژی دادن به یک پیل سوختی و تولید الکتریسیته به موتور بسیار ساده است و قدرت بسیار زیادی و برد فوق العاده ای را ارائه می دهد.

انرژی پیل سوختی ممکن است تنها راه موفق برای برق رسانی به بخش بزرگی از ناوگان حمل و نقل باشد.

مالکیت معنوی مجله انرژی (energymag.ir) علامت تجاری ناشر است. سایر علائم تجاری مورد استفاده در این مقاله متعلق به دارندگان علامت تجاری مربوطه می باشد. ناشر وابسته یا مرتبط با دارندگان علامت تجاری نیست، و توسط دارندگان علامت تجاری حمایت، تایید یا ایجاد نشده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد و هیچ ادعایی از سوی ناشر نسبت به حقوق مربوط به علائم تجاری شخص ثالث وجود ندارد.