قابلیت استفاده کورکومین در ساخت الکترود پیل‌سوختی

به گزارش گروه علم وآموزش ایرنا، تیمی از محققان هند و آمریکا در قالب پروژه‌ای از کورکومین و نانوذرات طلا برای تولید الکترود استفاده کردند، کورکومین ترکیبی است که از زردچوبه استخراج می‌شود، ‌این الکترود برای تبدیل موثر اتانول به الکتریسیته قابل استفاده است. پیل‌های سوختی به جای احتراق، الکتریسیته را از طریق یک واکنش شیمیایی تولید می‌کنند. این پیل‌های سوختی برای تامین انرژی وسایل نقلیه، ساختمان‌ها و دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل استفاده می‌کنند.

پیل‌های سوختی هیدروژنی بسیار کارآمد هستند و گازهای گلخانه ای تولید نمی‌کنند، در حالی که هیدروژن رایج ترین عنصر شیمیایی در جهان است، باید از موادی مانند گاز طبیعی و سوخت‌های فسیلی تولید شود؛ زیرا به طور طبیعی روی زمین تنها به صورت ترکیبی با سایر عناصر در مایعات، گازها یا جامدات وجود دارد.

استخراج به هزینه پیل‌های سوختی هیدروژنی و اثرات زیست محیطی می‌افزاید، علاوه بر این، هیدروژن مورد استفاده در پیل‌های سوختی یک گاز فشرده است که چالش‌هایی را برای ذخیره‌سازی و حمل و نقل ایجاد می‌کند. اتانول، به دلیل مایع بودن، ایمن‌تر و راحت‌تر از هیدروژن حمل می‌شود.

لاکشمن ونتراپراگادا، محقق دپارتمان فیزیک و نجوم در موسسه نانومواد کلمسون، گفت: برای اینکه بتوانیم پیل سوختی را به یک محصول تجاری تبدیل کنیم تا بتوانیم مخازن خود را با اتانول پر کنیم، الکترودها باید بسیار کارآمد باشند. در عین حال، الکترودهای بسیار گران‌قیمت یا بسترهای پلیمری مصنوعی که دوستدار محیط زیست نباشند، نمی‌خواهیم، ‌زیرا این کار کل هدف محافظت از محیط‌زیست را زیر سوال می‌برد.

دکتر ونتراپراگادا و همکارانش در تحقیقات خود روی آند پیل سوختی، جایی که اتانول یا سایر منابع خوراک اکسید می‌شود، تمرکز کردند. پیل‌های سوختی به طور گسترده‌ای از پلاتین به‌عنوان کاتالیزور استفاده می‌کنند، اما پلاتین به دلیل واسطه‌های واکنش مانند مونوکسید کربن دچار مسمومیت می‌شود. همچنین این فناوری هزینه‌بر است. به همین دلیل محققان از طلا به‌عنوان کاتالیزور استفاده کردند.

آنها به جای استفاده از پلیمرهای رسانا، چارچوب‌های فلزی-آلی یا سایر مواد پیچیده برای رسوب طلا بر روی سطح الکترود، از کورکومین به دلیل ساختار منحصر به فرد آن استفاده کردند.

کورکومین برای تزیین نانوذرات طلا به منظور تثبیت آنها استفاده می‌شود و شبکه متخلخلی در اطراف نانوذرات تشکیل می‌دهد. این گروه، نانوذرات طلا به همراه کورکومین را با جریان الکتریکی ۱۰۰ برابر کمتر از مطالعات قبلی روی سطح الکترود قرار دادند.

ونتراپراگادا در این خصوص گفت: بدون پوشش کورکومین، نانوذرات طلا آگلومره می‌شوند و سطحی را که در معرض واکنش شیمیایی قرار دارد کاهش می‌دهند.

بدون این پوشش کورکومین، الکترود عملکرد ضعیفی دارد. پروفسور آپارائو رائو، مدیر مؤسسه نانومواد کلمسون گفت: به این پوشش برای تثبیت و ایجاد یک محیط متخلخل در اطراف نانوذرات نیاز داریم و علاوه‌براین، این پوشش در فرآیند اکسیداسیون الکل نیز نقش مهمی دارد. گام بعدی این است که این فرآیند را  بهبود دهیم و با یک همکار صنعتی کار کنیم.

نتایج کار این تیم در نشریه Nano Energy منتشر شده است.