उल्सान नॅशनल इन्स्टिट्यूट ऑफ सायन्स अँड टेक्नॉलॉजी (कोरिया) येथे जेफिल चो यांच्या नेतृत्वाखालील टीमने सादर केलेला कार्बनाइज्ड मेलामाइन फोम, इंधन पेशी आणि बॅटरीमध्ये ऑक्सिजन कमी करण्यासाठी एक नवीन अत्यंत कार्यक्षम इलेक्ट्रोकॅटलिस्ट, एक उपाय प्रदान करतो जो खर्च कमी करणे शक्य आहे परंतु अत्यंत कार्यक्षम धातू-हवेच्या बॅटरी आणि इंधन पेशी प्रदान करतो.
कोरियन आणि अमेरिकन शास्त्रज्ञांच्या एका संघाने आता स्वस्त मेलामाइन फोम आणि कार्बन ब्लॅकवर आधारित इलेक्ट्रोडसाठी एक नवीन सामग्री सादर केली आहे . यातील उच्च सच्छिद्रतेमुळे जलद वस्तुमान वहनास लक्षणीयरीत्या मदत होते आणि मोठ्या संख्येने असलेल्या उत्प्रेरक सक्रिय केंद्रांमुळे इंधन सेल आणि मेटल-एअर बॅटरीसाठी असलेल्या कॅथोडची ऑक्सिजन-कमी करण्याची क्रियाशीलता मोठ्या प्रमाणात वाढते.
इंधन पेशी आणि धातू-वायु बॅटरीच्या कॅथोड्सवर होणारी प्रतिक्रिया म्हणजे ऑक्सिजनचे इलेक्ट्रोकेमिकल रिडक्शन, म्हणजेच ऑक्सिजन रिडक्शन रिएक्शन (ORR). ही प्रतिक्रिया तिच्या मंद गतीमुळे आणि पेशींची कार्यक्षमता कमी असल्यामुळे लक्षणीयरीत्या रोखली जाते.
उत्प्रेरक कॅथोडने हे सुनिश्चित केले पाहिजे की ऑक्सिजन पाण्याशी प्रतिक्रिया देतो, अल्कधर्मी द्रावणात OH- आयन तयार करण्यासाठी इलेक्ट्रॉन घेतो. समस्या अशी आहे की घन, द्रव आणि वायू अभिक्रियाकांचा समावेश असलेल्या जटिल प्रणालीमध्ये, वाहतूक प्रक्रिया अनेकदा खूप मंद असतात आणि प्रक्रियेला अडथळा आणतात, विशेषतः जेव्हा उच्च विद्युत प्रवाह घनतेसह डिस्चार्ज होतो.
सच्छिद्र कार्बन सपोर्ट (कार्बन ब्लॅक) पासून बनवलेले कॅथोड ज्यावर प्लॅटिनम सारखा उत्प्रेरकदृष्ट्या सक्रिय धातू बारीक विखुरलेला असतो, ते या गतिज प्रतिबंधाला खूप प्रभावीपणे कमी करू शकतात. तथापि, ते महाग आहेत आणि फार स्थिर नाहीत, त्यामुळे ते व्यापक वापरासाठी अव्यवहार्य बनतात.
उल्सान नॅशनल इन्स्टिट्यूट ऑफ सायन्स अँड टेक्नॉलॉजी (कोरिया) येथील जेफिल चो आणि जॉर्जिया इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी (यूएसए) येथील मेलिन लिऊ यांच्या नेतृत्वाखालील एका पथकाने अधिक किफायतशीर पर्याय विकसित करण्याचे उद्दिष्ट ठेवले.
त्यांना ब्रेकवॉटरच्या टेट्रापॉड रचनेपासून (ग्रीक टेट्रा: चार, पोड्स: फूट) प्रेरणा मिळाली जेणेकरून ते एका नवीन अत्यंत कार्यक्षम इलेक्ट्रोकॅटलिस्टचे संश्लेषण करू शकतील. टेट्रापॉड, ज्यांचे चार "पाय" काल्पनिक टेट्राहेड्रॉनच्या कोपऱ्यांकडे निर्देशित आहेत, ते किनाऱ्यावर तसेच धरणे आणि खांबांजवळ बांधले जातात जेणेकरून किनाऱ्यावर आदळणाऱ्या लाटांचे बल कमी होईल. या संरचना त्यांच्या अनेक मोठ्या पोकळ्यांमध्ये सागरी जीवसृष्टीसाठी अभयारण्य देखील प्रदान करतात. जेव्हा मेलामाइन फोम पायरोलिझ केला जातो आणि तोफ आणि मुसळाने ग्राउंड केला जातो तेव्हा ते टेट्रापॉडसारखे सूक्ष्म तुकडे तयार करतात.
शास्त्रज्ञांनी मेलामाइन फोमवर लोह क्लोराईड आणि नायट्रोजन-डोप्ड केटजेनब्लॅक (कार्बन ब्लॅकचे वाहक गोळे) वापरून प्रक्रिया केली. त्यांनी या उत्पादनाचे कार्बनीकरण केले आणि ते सल्फ्यूरिक आम्लाने काढले. कार्बन ब्लॅकच्या नॅनोपार्टिकल्सने भरलेल्या परिणामी नॅनोटेट्रापॉड्समध्ये खूप उच्च विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ असते, मोठ्या संख्येने उत्प्रेरकदृष्ट्या सक्रिय केंद्रे असतात (Fe/Fe3C, आणि CN गट), आणि जलद वस्तुमान वाहतूक करण्यास अनुमती देणारे अनेक छिद्र. या नवीन इलेक्ट्रोड मटेरियलपासून बनवलेले कॅथोड अत्यंत टिकाऊ आणि उत्कृष्ट कामगिरी करणारे आहेत, धातू-आधारित कॅथोडच्या तुलनेत - खूपच कमी किमतीत. स्वस्त आणि अत्यंत कार्यक्षम धातू-वायु बॅटरी आणि इंधन पेशींच्या नवीन पिढीसाठी हे एक अत्यंत आशादायक प्रारंभ बिंदू दर्शवू शकतात.
सिनॉयक्यूएक्स (SINOYQX) चीनमधील काही संस्था आणि विद्यापीठांना, इंधन पेशी (फ्यूल सेल्स) आणि बॅटरीमधील ऑक्सिजनचे प्रमाण कमी करण्यासाठी मेलामाइन फोमचे कार्बनीकरण करण्यास साहाय्य करत आहे.
काही संदर्भ http://www.chemistryviews.org/details/ezine/4153391/Inspired_by_a_Breakwater.html येथून घेतले आहेत.