Hibrid və elektrik nəqliyyat vasitələrinin istehsalı və tətbiqi getdikcə artmaqdadır və bu, nəqliyyat sənayesinin dekarbondan təmizlənməsi üçün davamlı səylərə töhfə verir. Avtomobillər və daha kiçik nəqliyyat vasitələri litium batareyaları ilə işlənə bilsə də, yük maşınları və böyük avtobuslar kimi ağır yük maşınlarını elektrikləşdirmək indiyə qədər daha çətin olduğunu sübut etdi.

Yanacaq hüceyrələri , kimyəvi reaksiyalar vasitəsilə elektrik enerjisi istehsal edən qurğular , ağır yük maşınlarını gücləndirmək üçün perspektivli həllərdir. İndiyə qədər istifadə edilən yanacaq hüceyrələrinin əksəriyyəti proton mübadiləsi membran yanacaq hüceyrələridir (PEMFCs), hidrogen və oksigenin reaksiyası ilə elektrik enerjisi yaradan, bərk polimer membrandan istifadə edərək protonları anoddan katoda keçirən hüceyrələr.

Potensiallarına baxmayaraq, bir çox mövcud yanacaq elementlərinin məhdud istifadə müddəti və səmərəliliyi var. Bu məhdudiyyətlər indiyədək onların elektrik və ya hibrid yük maşınlarının, avtobusların və digər ağır yük maşınlarının istehsalında geniş tətbiqinə mane olub.

Los-Ancelesdəki Kaliforniya Universitetində (UCLA) professor Yu Huanqın rəhbərlik etdiyi tədqiqat qrupu bu yaxınlarda kimyəvi reaksiyaları sürətləndirən və yanacaq elementlərinin səmərəliliyini və dayanıqlığını artırmağa kömək edə biləcək yeni platin (Pt) əsaslı nanokatalizator hazırladı. Nature Nanotechnology- də nəşr olunan bir məqalədə təqdim olunan bu katalizator, qrafen nanocibləri ilə qorunan və Ketjenblack kimi tanınan karbon şəklində dəstəklənən Pt nanohissəciklərindən ibarətdir.

“Tədqiqatımız uzunmüddətli yük maşınları kimi ağır yük maşınlarının (HDV-lər) karbonsuzlaşdırılmasına təcili ehtiyacdan irəli gəldi. Bu, geniş əməliyyat diapazonu və davamlılıq tələb edir” deyə məqalənin baş müəllifi Huang Phys.org-a bildirib. “Yanacaq elementləri batareyalarla müqayisədə üstün sistem səviyyəli kütləvi xüsusi enerji sıxlığına görə HDV-lərin elektrikləşdirilməsi üçün perspektivli həll yoludur. Bununla belə, əsas maneə katalizatorun dayanıqlığıdır.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1744615930&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-pt-nano-catalyst-graphene-pockets.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM1LjAuNzA0OS44NSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTM1LjAuNzA0OS44NSJdLFsiTm90LUEuQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNS4wLjcwNDkuODUiXV0sMF0.&dt=1744615930851&bpp=1&bdt=131&idt=42&shv=r20250410&mjsv=m202504080101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744615927%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744615927%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744615927%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=5119065338501&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1821&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95355972%2C95355974%2C95331833%2C95353420%2C95357461%2C95344790%2C95357878%2C31090357%2C95357716&oid=2&pvsid=3093246420435054&tmod=2042192330&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=49

Adətən PEMFC-lər üçün katalizatorlar hazırlamaq üçün istifadə edilən platin və digər ərinti metalları tədricən həll olunur və onların bəzi atomları digər hissəciklərin üzərinə yenidən çökür, bu da onların daha böyük olmasına səbəb olur. Bu proses yanacaq hüceyrələrində reaksiyaları sürətləndirə bilən katalizatorun sahəsini azaldır və nəticədə onların performansının zamanla azalmasına səbəb olur.

“Bu çağırışdan irəli gələrək, UCLA-dakı komandamız innovativ qoruyucu, lakin keçirici quruluşa malik Pt əsaslı katalizator hazırladı” dedi Huang. “Bizim əsas məqsədimiz metalın əriməsinin qarşısını effektiv şəkildə alan və uzun müddət istifadə zamanı yüksək katalitik aktivliyi saxlayan katalizator arxitekturası hazırlamaq idi.”

Huang və onun həmkarları tərəfindən hazırlanmış Pt əsaslı nano-katalizator zamanla onun deqradasiyasını yavaşlatan unikal dizayna malikdir. Katalizator qrafen nanocibləri kimi tanınan qrafenin nazik və qoruyucu təbəqələri içərisində örtülmüş ultra incə Pt nanohissəciklərindən ibarətdir.

Məqalənin birinci həmmüəllifi Zeyan Liu izah edir: “Bu qrafen nanocibləri platin nanohissəciklərini həll olunmaqdan və birləşməkdən qoruyur. “Əlavə olaraq, bu qorunan nanohissəciklər sərt əməliyyat şəraitində sabitliyi və dayanıqlığı əhəmiyyətli dərəcədə artıraraq, bir karbon dəstəyinin məsamələri içərisində məhdudlaşır.”

Bu yaxınlarda edilən araşdırma, yanacaq hüceyrələrinin performansını və dayanıqlığını artıra biləcək alternativ katalizator təqdim etdi, çünki o, keçmişdə təqdim edilən bir çox katalizatorlar kimi sürətlə pisləşmir. İlkin sınaqlarda yeni Pt əsaslı nano-katalizator çox ümidverici nəticələr verdi, çünki onu birləşdirən yanacaq hüceyrələri görünməmiş sabitliklər təqdim etməklə yanaşı, eyni zamanda yüksək katalitik aktivliyi və səmərəliliyi qoruyub saxlayır.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

“Katalizator 0,74 A mq⁻¹ ilkin kütlə aktivliyi və 1,08 Vt sm⁻² nominal güc sıxlığı da daxil olmaqla müstəsna performans nümayiş etdirdi” dedi məqalənin birinci həmmüəllifi Bosi Penq. “Maraqlıdır ki, katalizator 90.000 gərginlik dövrünün ciddi sürətləndirilmiş stress testindən keçdikdən sonra 1.1%-dən az güc itkisi ilə üzləşdi . Bu ölçülər, proqnozlaşdırılan yanacaq elementinin ömrünün 200.000 saatdan çox olduğunu göstərir ki, bu da Enerji Departamentinin ağır yanacaq elementləri üçün cari hədəflərini əhəmiyyətli dərəcədə üstələyir.”

Gələcəkdə Huang və onun həmkarları tərəfindən hazırlanmış yeni katalizator yeni yüksək performanslı və davamlı hidrogen əsaslı yanacaq hüceyrələrinin yaradılması üçün istifadə edilə bilər. Bu yanacaq elementləri öz növbəsində müxtəlif ağır yük maşınlarını gücləndirmək üçün istifadə edilə bilər və beləliklə, karbon emissiyalarının azaldılmasına yönəlmiş davamlı səylərə töhfə verə bilər.

“Tədqiqatımız enerji istehlakına və ətraf mühitə təsirə böyük töhfə verən nəqliyyat sektorlarında emissiyaların azaldılmasında və yanacaq qənaətinin artırılmasında irəliyə doğru əhəmiyyətli bir addımdır” deyə Huang əlavə edib. “Platin katalizator fəaliyyətini və dayanıqlığını daha da artırmaqdan əlavə, biz gələcək tədqiqatları yanacaq elementinin işini daha da yaxşılaşdırmaq üçün bütün katalizator elektrod strukturunun optimallaşdırılmasına yönəltməyi hədəfləyirik.

“Qabaqcıl karbon dəstək materiallarının, innovativ elektrod arxitekturasının və təkmilləşdirilmiş ionomer komponentlərinin inkişafı eyni dərəcədə vacib olacaq, çünki onlar yüksək cərəyan sıxlığı performansına və ümumi yanacaq elementinin sabitliyinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir.”

Huang’ın UCLA-dakı tədqiqat qrupu indi yanacaq hüceyrələrini təkmilləşdirmək və inkişaf etdirmək üçün əlavə tədqiqatlar aparır. Onların səyləri hazırda PEMFC-lərin mərkəzi komponenti olan membran elektrod birləşmələrinin təkmilləşdirilməsinə yönəldilmişdir.

Daha çox məlumat: Zeyan Liu və digərləri, qrafen nanocibləri ilə qorunan Pt katalizatoru ağır yanacaq hüceyrəsi tətbiqləri üçün 200.000 saatdan çox istifadə müddətini təmin edir, Nature Nanotechnology (2025). DOI: 10.1038/s41565-025-01895-3

Jurnal məlumatı: Təbiət Nanotexnologiyası 

© 2025 Science X Network