كاتاليست با پايه كربني بهبود يافته جهت استفاده در پيل سوختي دما پايين پليمري

شماره ثبت: ۷۳۶۳۹ مورخ: ۹۲/۰۲/۲۲

شرح

اين اختراع به كاتاليست‌هاي پايه كربني عامل‌دار شده توسط اكسيد فلزات انتقالي و نانولوله‌هاي كربني به منظور استفاده در پيل‌هاي سوختي دما پايين پليمري مربوط مي‌شود. پايه‌هاي مذكور هدايت الكتريكي بالاتري نسبت به پايه‌هاي مشابه دارند.

كربن از گروه مزوپورهاي كربني انتخاب شده است. سپس، عاملدار كردن پايه كربني به روشی كه در ادامه شرح داده شده است انجام مي‌شود:

کربن‌هاي مزوپور با استفاده از منابع متالوسين شامل نيكل، كبالت، آهن يا مس، با استفاده از روش‌هاي متداول تلقيح عاملدار مي‌شوند. اين اكسيدهاي فلزي كاتاليزور رشد نانولوله‌هاي كربني مي‌باشند. سپس بر روي کربن مزوپور عاملدار شده با استفاده از رسوب‌دهي به روش بخار^[۱]، و بصورت در جا^[۲] نانولوله‌هاي كربني رشد داده مي‌شود، سپس فلز فعال شامل پلاتين يا پالاديم يا روتنيوم يا آلياژ آن‌ها بر روي پايه كربني عاملدار شده با استفاده از روش متداول تلقيح قرار مي‌گيرد. ديسپرژن فلز كاتاليزوري بر روي پايه كربني با استفاده از روش متداول تلقيح انجام مي‌شود.

كاتاليست تهيه شده در مجموعه الكترود غشا شامل غشا نفيون و الكترودهاي كربني پيل سوختي پليمري دما پايين براي تبديل انرژي حاصل از سوخت هيدوژن يا متانول و عامل اكسيد كننده اكسيژن يا هوا به انرژي الكتريكي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

كاربردها

جدا از كاربري به‌عنوان كاتاليست پيل سوختي، اين مواد كانديداهاي مناسبي در كاربردهاي مختلف از قبيل اپتيك، فوتونيك، سنسورها، جداسازي، رهايش دارو و … مي‌باشند.

دستاورد ها

استفاده از مواد متخلخل با شبكه ساختاري منظم سه بعدي در الكتروكاتاليست‌هاي پيل‌هاي سوختي. خصوصيات سطح ويژه بالا جهت ديسپرس كردن ذرات فلزي كاتاليزوري، تخلخل‌هاي مزوپور براي نفوذ راحت مواد واكنشگر و سپس محصولات و در نهايت توانايي جابه جايي آب جهت خروج آب ايجادي در كاتد، از ويژگي‌هاي مهم اين مواد به حساب مي‌آيد.
بهبود هدايت الكتريكي پايه‌هاي كاتاليستي جهت استفاده در پيل‌هاي سوختي بوسيله عاملدار كردن كربن مزپور با نانو لوله كربني
كاهش ميزان فلز مصرفي در كاتاليست‌هاي پيل سوختي
افزايش دانسيته جريان در قياس باكاتاليست‌هاي رايج مورد استفاده در پيل سوختي

تکنولوژی‌های رقيب

بطور معمول و رايج كاتاليست‌هاي مورد استفاده در پيل سوختي، بر پايه كربن بلك و ولكان ساخته مي‌شوند.

كاتاليست‌هاي بكار رفته در پيل سوختي اختراع حاضر در مقايسه با سيستم‌هاي مرسوم كه معمولاً از پايه‌هاي كربن بلك و ولكان استفاده مي‌كنند داراي راندمان بالاتري هستند. منحني‌هاي تست پيل سوختي (پلاريزاسيون) نشان مي‌دهند كه ميزان جريان بدست آمده در ۶۰% وزني پلاتين كاتاليست‌هاي رايج از مقدار جريان بدست آمده در كليه پايه‌هاي كار شده در اختراع حاضر كمتر است.

موضوع ديگر، آگلومريزاسيون وعدم يكنواختي سطح در كاتاليست‌هاي قبلي نسبت به كاتاليست‌هاي مورد ادعا در اين اختراع كه اين مسئله باعث افزايش اندازه الكتروكاتاليست‌هاي پلاتين و در نتيجه افت عملكرد پيل مي‌گردد.