به گزارش ایسنا، به نقل از ستاد نانو پژوهشگران دانشگاه مراغه با همکاری محققانی از آکادمی علوم چین، دانشگاه نینگبو و دانشگاه ونژو، نانوکاتالیزور جدیدی طراحی کردهاند که میتواند عملکرد باتریهای روی-هوا را به طور قابل توجهی بهبود دهند. این کاتالیزور از اتصال مولکولهای فتالوسیانین آهن به نانوساختارهای کربنی توخالی حاوی مراکز فعال کبالت-نیتروژن ساخته شده و به گونهای طراحی شده است که تعداد بیشتری از مراکز فعال واکنش کاهش اکسیژن را در دسترس قرار دهد.
نتایج آزمایشها نشان میدهد این ماده نهتنها در واکنش کاهش اکسیژن عملکردی بهتر از بسیاری از کاتالیزورهای متداول دارد، بلکه در باتری روی-هوا نیز ولتاژ، چگالی توان، ظرفیت ویژه و پایداری چرخهای بالاتری نسبت به کاتالیزورهای تجاری مبتنی بر فلزات گرانبها مانند پلاتین ارائه میدهد. این دستاورد میتواند گامی مهم در توسعه سامانههای ذخیره و تبدیل انرژی پاک با هزینه کمتر و دوام بیشتر باشد.
با گسترش استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر، نیاز به سامانههای ذخیرهسازی انرژی کارآمد، ارزان و پایدار بیش از گذشته احساس میشود. باتریهای روی-هوا یکی از گزینههای امیدوارکننده برای این منظور هستند، زیرا از چگالی انرژی بالا، ایمنی مناسب و هزینه نسبتاً پایین برخوردارند. با این حال، عملکرد این باتریها تا حد زیادی به سرعت واکنش کاهش اکسیژن (ORR) در الکترود هوا وابسته است؛ واکنشی که به طور طبیعی کند انجام میشود و یکی از مهمترین موانع افزایش بازده این فناوری به شمار میرود. پژوهشگران دانشگاه مراغه با همکاری محققانی از آکادمی علوم چین، دانشگاه نینگبو و دانشگاه ونژو، نانوکاتالیزور جدیدی طراحی کردهاند که میتواند این محدودیت را تا حد زیادی برطرف کند.
بخش نانویی این پژوهش در طراحی نانوساختارهای کربنی توخالی موسوم به «نانونی کربنی» (Carbon Nanostraws) و ایجاد مراکز فعال کبالت-نیتروژن (Co-Nx) در مقیاس نانو نهفته است. این نانوساختارها به عنوان بستری برای تثبیت مولکولهای فتالوسیانین آهن (FePc) عمل میکنند و با افزایش سطح فعال و بهبود انتقال الکترون، کارایی کاتالیزور را به شکل محسوسی افزایش میدهند.
پژوهشگران برای ساخت این ماده، ابتدا پیشمادهای بر پایه چارچوبهای آلی …