خلايا وقود أرخص بفضل أُطر البلاتين-النيكل النانوية

يتطلب توليد الكهرباء في خلايا الوقود نقل الإلكترونات بين المواد المتفاعلة والأقطاب، والذي يمكن للحفّازّات الإلكترونية أن تُسرِّعه. ويُعَدُّ البلاتين مادة مثالية لصنع هذه الحفّازات الإلكترونية، ولكن ندرته وكلفته يحدّان من تطوير خلايا الوقود في السلع الاستهلاكية.

قام فريق من الباحثين -يضمّ بيودونج يانج، من جامعة الملك عبد العزيز في المملكة العربية السعودية- بتصميم فئة معمّرة وشديدة الفاعلية من الحفّازات الإلكترونية عن طريق التلاعب ببنية بلورات البلاتين- النيكل على مستوى المقياس النانوي، ونشروا هذا التصميم في دورية Science¹.

وقد عمدوا إلى تركيب بلورات بلاتين– نيكل متعددة السطوح، ونحتوا السطح الداخلي لهذه البلورات بغرض تكوين أُطر بلاتين- نيكل نانوية، مشكلين هيكلاً أجوفَ ذا مساحة سطحية كبيرة. وقد أدى هذا إلى كشف عدد أكبر من ذرات البلاتين التي كانت فيما سبق مدفونة تحت السطح حيث لا يمكن الوصول إليها، مما يعني الحاجة إلى كمية أقل من البلاتين لصنع خلايا الوقود.

أظهرت أطر البلاتين– النيكل النانوية زيادة في فعالية تحفيز تفاعل إرجاع الأكسجين، الذي يعتمد على نقل الإلكترون إلى الأوكسجين لإرجاعه إلى الماء، بمعدّل 22 ضعفًا لدى مقارنتها مع البلاتين المعدني النقي لكل وحدة كتلية. كما كانت الأطر النانوية أكثر ديمومة في جميع العمليات الكهروكيميائية، مما يجعلها خيارات مفضلة لتطوير الحفّازات الإلكترونية.

اشترك للحصول على النشرة الإلكترونية المحدّثة كل أسبوعين لكي تبقى على اطلاع بكافة المستجدات على الموقع.