نانوذرات مکعبی کاتالیست‌های بهتر نسبت به نانوذرات کروی

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما؛ کاتالیست ماده‌ای است که سرعت واکنش‌های شیمیایی را از طریق کاهش انرژی فعال سازی، افزایش می‌دهد بدون اینکه خود در آن‌ها شرکت کند. یکی از موارد استفاده کاتالیست ها، مبدل‌های کاتالیستی است.
نانوذرات تا به امروز به‌عنوان کاتالیزور هیدروژن سبز با محدودیت‌هایی مواجه بوده است، برای مثال محققان فقط می‌توانند عملکرد متوسط این نانوذرات را اندازه‌گیری کنند، اما نمی‌توانند تعیین کنند که کدام کاتالیست بهترین است.
محققان با موفقیت ثابت کردند که نانوذرات اکسید کبالت به شکل مکعب کارآمدتر از نانوذرات به شکل کروی هستند. این نتایج راه را برای طراحی سیستماتیک کاتالیزور‌های مقرون به صرفه و کارآمد برای هیدروژن سبز هموار می‌کند.
جهان باید برای مقابله با تغییرات آب و هوایی، انتشار دی اکسید کربن را کاهش دهد. برای این منظور، هیدروژن به‌عنوان سوخت امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد که از منابع نفت و گاز طبیعی به دست می‌آید. در حال حاضر تلاش می‌شود تا آن را با هیدروژن سبز جایگزین کنند که از منابع تجدیدپذیر حاصل می‌شود. هیدروژن سبز را می‌توان با الکترولیز تولید کرد، فرآیندی که از برق برای تقسیم آب به هیدروژن و اکسیژن استفاده می‌کند. با این حال، برای ارائه الکترولیز یک رویکرد رقابتی، هنوز هم باید چالش‌های مختلفی را برطرف کرد.
در حال حاضر، فرآیند تقسیم آب فقط تا حد محدودی کارآمد است و کاتالیزور‌های قدرتمند، بادوام و مقرون به صرفه برای آن وجود ندارد.
براساس گزارش ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، رئیس دپارتمان الکتروشیمی و نانومواد در دانشگاه روهر بوچوم آلمان در این زمینه گفت: در حال حاضر، فعال‌ترین الکتروکاتالیست‌ها بر اساس فلزات نادر و گران‌قیمت ایریدیم، روتنیوم و پلاتین است بنابراین وظیفه ما این است که الکتروکاتالیست‌های جدید و بسیار فعال را که عاری از فلزات گران‌بها هستند، توسعه دهیم.
این گروه تحقیقاتی کاتالیزور‌هایی را در قالب نانوذرات اکسید فلزی پایه که یک میلیون برابر کوچک‌تر از مو‌های انسان است، مطالعه کرد. آن‌ها در مقیاس صنعتی تولید می‌شوند و از نظر شکل، اندازه و ترکیب شیمیایی متفاوت هستند.
یکی از محققان با تشریح این بررسی اظهار داشت: ما از اندازه‌گیری‌ها برای بررسی ساختار کاتالیزور استفاده می‌کنیم که در آن میلیارد‌ها ذره با اتصال‌دهنده‌ها و مواد افزودنی مخلوط می‌شوند. این روش فقط به محققان اجازه می‌دهد تا عملکرد متوسط آن‌ها را اندازه‌گیری کنند، اما فعالیت ذرات به صورت منفرد قابل اندازه‌گیری نیست این همان چیزی است که واقعاً مهم است.
وی در ادامه گفت: اگر بدانیم که کدام شکل ذرات یا وجه کریستالی فعال‌ترین بخش است، می‌توانیم به‌طور خاص ذرات را با آن شکل دقیق تولید کنیم.
این گروه تحقیقاتی روشی را برای تجزیه و تحلیل ذرات منفرد به‌طور مستقیم در محلول ایجاد کرده است. این اقدام آنان را قادر می‌کند تا فعالیت نانومواد مختلف را با یکدیگر مقایسه کنند تا تأثیر خاصیت ذرات مانند شکل و ترکیب آن‌ها بر تقسیم آب را درک کنند. نتایج نشان می‌دهد که ذرات اکسید کبالت به شکل مکعب‌های جداگانه فعال‌تر از کروی‌ها هستند.