شماره ثبت: ۷۳۶۳۹ مورخ: ۹۲/۰۲/۲۲
شرح
این اختراع به کاتالیست‌های پایه کربنی عاملدار شده توسط اکسید فلزات انتقالی و نانولوله‌های کربنی به منظور استفاده در پیل‌های سوختی دما پایین پلیمری مربوط می‌شود. پایه‌های مذکور هدایت الکتریکی بالاتری نسبت به پایه‌های مشابه دارند.
کربن از گروه مزوپورهای کربنی انتخاب شده است. سپس، عاملدار کردن پایه کربنی به روشی که در ادامه شرح داده شده است انجام می‌شود:
کربن‌های مزوپور با استفاده از منابع متالوسین شامل نیکل، کبالت، آهن یا مس، با استفاده از روش‌های متداول تلقیح عاملدار می‌شوند. این اکسیدهای فلزی کاتالیزور رشد نانولوله‌های کربنی می‌باشند. سپس بر روی کربن مزوپور عاملدار شده با استفاده از رسوب‌دهی به روش بخار[۱]، و بصورت در جا[۲] نانولوله‌های کربنی رشد داده می‌شود، سپس فلز فعال شامل پلاتین یا پالادیم یا روتنیوم یا آلیاژ آن‌ها بر روی پایه کربنی عاملدار شده با استفاده از روش متداول تلقیح قرار می‌گیرد. دیسپرژن فلز کاتالیزوری بر روی پایه کربنی با استفاده از روش متداول تلقیح انجام می‌شود.
کاتالیست تهیه شده در مجموعه الکترود غشا شامل غشا نفیون و الکترودهای کربنی پیل سوختی پلیمری دما پایین برای تبدیل انرژی حاصل از سوخت هیدوژن یا متانول و عامل اکسید کننده اکسیژن یا هوا به انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کاربردها
جدا از کاربری به‌عنوان کاتالیست پیل سوختی، این مواد کاندیداهای مناسبی در کاربردهای مختلف از قبیل اپتیک، فوتونیک، سنسورها، جداسازی، رهایش دارو و … می‌باشند.
دستاورد ها
- استفاده از مواد متخلخل با شبکه ساختاری منظم سه بعدی در الکتروکاتالیست‌های پیل‌های سوختی. خصوصیات سطح ویژه بالا جهت دیسپرس کردن ذرات فلزی کاتالیزوری، تخلخل‌های مزوپور برای نفوذ راحت مواد واکنشگر و سپس محصولات و در نهایت توانایی جابه جایی آب جهت خروج آب ایجادی در کاتد، از ویژگی‌های مهم این مواد به حساب می‌آید.
- بهبود هدایت الکتریکی پایه‌های کاتالیستی جهت استفاده در پیل‌های سوختی بوسیله عاملدار کردن کربن مزپور با نانو لوله کربنی
- کاهش میزان فلز مصرفی در کاتالیست‌های پیل سوختی
- افزایش دانسیته جریان در قیاس باکاتالیست‌های رایج مورد استفاده در پیل سوختی
تکنولوژی‌های رقیب
بطور معمول و رایج کاتالیست‌های مورد استفاده در پیل سوختی، بر پایه کربن بلک و ولکان ساخته می‌شوند.
کاتالیست‌های بکار رفته در پیل سوختی اختراع حاضر در مقایسه با سیستم‌های مرسوم که معمولاً از پایه‌های کربن بلک و ولکان استفاده می‌کنند دارای راندمان بالاتری هستند. منحنی‌های تست پیل سوختی (پلاریزاسیون) نشان می‌دهند که میزان جریان بدست آمده در ۶۰% وزنی پلاتین کاتالیست‌های رایج از مقدار جریان بدست آمده در کلیه پایه‌های کار شده در اختراع حاضر کمتر است.
موضوع دیگر، آگلومریزاسیون وعدم یکنواختی سطح در کاتالیست‌های قبلی نسبت به کاتالیست‌های مورد ادعا در این اختراع که این مسئله باعث افزایش اندازه الکتروکاتالیست‌های پلاتین و در نتیجه افت عملکرد پیل می‌گردد.
مزایای اقتصادی
استفاده از زیرپایه‌های ذکر شده در اختراع حاضر منجر به کاهش قابل ملاحظه در میزان کاتالیست‌های فلزی گرانقیمت و در نتیجه هزینه‌ها می‌گردد.
واحد های صنعتی استفاده کننده
تولید و مصرف کنندگان پیل‌های سوختی پلیمری
حقوق و مالکیت معنوی
متعلق به پژوهشگاه صنعت نفت می‌باشد
[۱] Chemical Vapor Deposition(CVD)
[۲] In situ
