نانوذرات آهن روی گرافن، کاتالیست پیل‌های سوختی
محققان آلمانی دانشگاه دارمشتات کاتالیست ارزان قیمتی برای پیل‌های سوختی ساختند. در این کاتالیست از کمپلکس‌های آهن نیتروژن استفاده شده که این کمپلکس روی سطح گرافن قرار داده شده است.
این هسته FeN4 است که نقش کاتالیستی را در این سیستم ایفا می‌کند و می‌تواند جایگزین پلاتین شود. این کاتالیست برای تحقیقات حوزه پیل سوختی مناسب است.
پیل‌های سوختی انرژی شیمیایی ذخیره شده در هیدروژن را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. در این سیستم، هیدروژن با اکسیژن ترکیب شده و آب تولید می‌شود که این کار منجر به تولید الکتریسیته می‌شود. با توسعه این پیل‌ها، خودروهای برقی می‌توانند به جای استفاده از باتری‌های سنگین از این پیل‌ها بهره‌مند شوند.
کاتالیست آهن نیتروژن رو گرافن می‌تواند فعالیتی نظیر کاتالیست پلاتین روی کربن داشته باشد. سباستین فیتچر از محققان این پروژه می‌گوید: «تحقیقات سیستماتیک روی کاتالیست آهن نیتروژن روی گرافن بسیار دشوار است؛ چرا که تولید کاتالیست ترکیبی از چند ماده مختلف چالش برانگیز است. این کاتالیست حاوی کاربید یا نیترید آهن بوده است.»
پیتر باگدانوف می‌گوید: «ما روش تولید جدیدی ارائه کردیم که چند سال گذشته برای تولید کاتالیست پورفیرین کبالت یا آهن استفاده شده است.»
این گروه تحقیقاتی با توسعه این روش موفق شدند بالاترین دانسیته مراکز فعال را روی یک کاتالیست ایجاد کنند. یکی از مهمترین نقاط قوت این پروژه، فرآیند خالص‌سازی است که در آن از ترکیب عملیات حرارتی با اچ کردن استفاده شده است. نتایج نشان داد که با انجام فرآیند خالص‌سازی می‌توان تعداد مراکز فلزی را روی سطح گرافن افزایش داد و آهن به صورت ترکیبی با چهار اتم نیتروژن(FeN4) ایجاد کرد. بررسی‌های محققان نشان می‌دهد که دلیل فعالیت بالای این کاتالیست، وجود نانوذرات آهن است.
برای بررسی دلیل فعالیت این کاتالیست، پژوهشگران از طیف‌سنجی موزبائر، رزونانس پارامغناطیس الکترون و جذب اشعه ایکس استفاده کردند.
