מחקר בטכניון: פיגמנט כחול עשוי להחליף את הפלטינה היקרה באנרגיית המימן
החומר AZ-FO-30 הגיע לצפיפות הספק שיא של 902 מיליוואט לסנטימטר רבוע ופעל 35 שעות בעומס גבוה עם התכלות מזערית; המחקר פורסם בכתב העת ACS Catalysis. "עיצוב מולקולרי מדויק מאפשר לצמצם את הפער בביצועים בין קטליזטורים מבוססי פלטינה לזולים יותר", כתבו מחברי המחקר.
חוקרים מהטכניון בחיפה יחד עם עמיתים פיתחו קטליזטורים זולים המבוססים על פיגמנט כחול, שעשויים להחליף את הפלטינה היקרה בתאי דלק מימניים.
הקטליזטורים הם אחד המכשולים הכספיים המרכזיים שמעכבים את התפתחותה של אנרגיית המימן. כיום נעשה בתאי הדלק שימוש לרוב בפלטינה, מתכת נדירה ויקרה במיוחד. מחירה הגבוה של הפלטינה מונע את הרחבתן של טכנולוגיות המימן הנקיות והופך אותן לבלתי תחרותיות מול הדלקים המסורתיים.
בחיפוש אחר חלופה זמינה הפנו החוקרים את תשומת ליבם לפיגמנטים כחולים סינתטיים וזולים בעלי מבנה של קומפלקס מתכתי.
בעבר קטליזטורים מולקולריים מסוג זה לא הצליחו לספק הספק ועמידות מספקים. אולם המדענים סינתזו שני סוגים חדשים של הפיגמנט והניחו אותם על בסיס פחמני. ספקטרוסקופיה ומיקרוסקופיה אלקטרונית אישרו ברמה האטומית את פעולתו המוצלחת של הקטליזטור החדש. המחקר פורסם בכתב העת ACS Catalysis.
בניסויים הדגים החומר AZ-FO-30 שיצרו המדענים צפיפות הספק שיא לקטליזטורים מבוססי פיגמנט – 902 מיליוואט לסנטימטר רבוע. הקטליזטור הפגין יציבות גבוהה, ופעל 35 שעות בעומס גבוה עם התכלות מזערית. חישובים תיאורטיים הראו כי הגדלת תכולת החנקן, שאותה השיגו המדענים, מקצרת את המרחק בין הברזל לחמצן, מחזקת את האינטראקציה במרכז הפעיל ומשפרת את יעילותו של תא הדלק המימני.
"עבודה זו מראה כי עיצוב מולקולרי מדויק מאפשר לצמצם את הפער בביצועים בין קטליזטורים מבוססי פלטינה לקטליזטורים זולים יותר", כתבו מחברי המחקר. "באמצעות כוונון מבנה המולקולות של הפיגמנט הכחול הצלחנו לחזק את האינטראקציה במרכז הפעיל ולהשיג שיפור ממשי ביעילות תא הדלק".
קטליזטורים זמינים יאפשרו הטמעה המונית של תאי דלק בתחבורה, באנרגיה ובתעשייה, ויהפכו את אנרגיית המימן הנקייה למשתלמת כלכלית.