سنتز و ارزیابی الکتروکاتالیست های واکنش کاهش اکسیژن

در جامعه امروز مسئله تولید، مصرف و ذخیره انرژی ازجمله مهم ترین مسائل جهانی هستند. اهمیت انرژی در اقتصاد بدیهیاست. میزان مصرف انرژی جهان از ۱۰۲۰ × ۳ ژول در سال ۱۹۸۰ به حدود ۱۰۲۰ × ۵ ژول در سال ۲۰۰۵ افزایش یافته استکه اساسا ۸۶ درصد از سوخت های فسیلی (نفت، زغال سنگ و گاز طبیعی) است. مشکلات فراوانی که مصرف این سوخت هاایجاد میکنند، از ایجاد الودگی زیست محیطی گرفته تا افزایش میانگین دمای کره زمین و همچنین محدودیت این منابع وتجدید ناپذیری آنها و ... نیاز جامعه بشری برای جایگزینی این سوختها با منابعی پاک، پایدار، غیرگرانبها و پربازده را هرروز بیش از پیش نمایان می کند. در این میان باتری های آلومینیم-هوا به دلیل داشتن چگالی انرژی نظری بالا که از پیشرفتهترین باتریهای لیتیم-یونی هم بالاتر است یک کاندید مناسب برای جایگزینی منبع انرژی وسایلی که با نیروی الکتریکیکار می کنند، به شمار میروند. یکی از مشکلات در این باتریها سینتیک کند واکنش کاهش اکسیژن ) ORR ( است که نیازبه الکتروکاتالیست مناسب دارد در حال حاضر کاتالیست Pt/C به عنوان نمونه تجاری به کار میرود. اما به دلیل قیمت گرانو منابع محدود پلاتین Pt هنوز این باتری ها کاربرد گسترده ندارند. برای حصول این منظور تحقیقات گستردهای برای سنتزالکتروکاتالیستهای دارای فلزات غیرگرانبها، پایدار و دوست دار محیط زیست در حال انجام است. در میان اینالکتروکاتالیست ها، کاتالیست های برپایه کربن با هترواتمهای دوپ شده توجه ویژه ای را به خود جلب کرده اند. اینالکتروکاتالیستها به دلیل داشتن مساحت سطح بسیار بالا، پایداری بسیار خوب در محیط قلیایی و هدایت الکتریکی بالا بهجایگزین مناسبی برای نمونه تجاری Pt/C تبدیل شده اند. در این پژوهش سعی شده است که الکتروکاتالیست برپایه کربنبا هترواتم (نیتروژن، بور و ...) دوپ شده همراه با فلزات غیرگرانبها مانند آهن Fe که توانایی الکتروکاتالیز ORR را دارندسنتز شوند و پس از مقایسه این کاتالیست با نمونه تجاری و ارزیابی و انجام تست های مربوطه مانند تست سه الکترودی،ولتامتری چرخه ای و ... در باتری آلومینیم- هوا مورد نظر، مورد استفاده قرار گیرند