تولید کاتالیست سنتز ماده اولیه رنگ سلول‌های خورشیدی در کشور

کاتالیست پالادیم کربن(Pd/C ) به منظور تهیه مشتقات پیریدین مورد استفاده در سلول های خورشیدی حساس شده با رنگ در پژوهشگاه مواد وانرژی سنتز شد.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، دکتر محمود کاظم زاد، عضو هیات علمی پژوهشگاه با اشاره به کاربرد این ماده در صنایع نفت و گاز و تولید دارو، گفت: سلول های خورشیدی حساس شده با رنگ، گروهی از سلول های خورشیدی می باشند که اساس کار آنها مبتنی بر انتقال الکترون بین نوعی رنگ و یک نیمه هادی است.

وی با بیان اینکه کاتالیست تهیه شده در تولید ماده اولیه رنگ به کار می رود، افزود: نیمه هادی به کار رفته معمولا اکسید تیتانیوم می باشد که جذب نور توسط رنگ و تولید اکسیتون در سطح مشترک بین رنگ- نیمه هادی می تواند برای اکسید تیتانیوم توسط فتون و برای مولکول رنگ اکسید شده توسط الکترولیت تولید الکترون کند.

مسوول این پروژه پژوهشی خاطرنشان کرد: روش های تولید اکسید تیتانیوم مناسب برای این دسته از سلول ها به کرات مورد مطالعه قرار گرفته و طراحی مناسب نیز در ادبیات علمی گزارش شده است لیکن هزینه تولید رنگ مناسب برای مقاصد یاد شده موضوع مطالعه بسیاری از تحقیقات می باشد که طرح حاضر نیز یکی از آنها است.

وی در ادامه گفت: از میان رنگ های مورد استفاده در سلول های خورشیدی حساس شده با رنگ، مهمترین آنها دسته ­ای از کمپلکس های رنگی مبتنی بر لیگندهای بی پیریدین و فلز مرکزی روتنیوم با نامهای تجاری N3 و Black Dye می باشند.

وی افزود: نکته کلیدی در سنتز این رنگها کوپلاژ کربن- کربن بین مشتقات پیریدین می­باشد که واکنش های کاتالیستی بر پایه کاتالیست های پالادیم روی کربن مهم ترین آنها است.

کاظم زاد ادامه داد: از آنجایی که کاربرد کاتالیست های پالادیم – کربن در مباحث مربوط به انرژی بسیار گسترده­تر بوده و این کاتالیست ها علاوه بر واکنش های متداول در شیمی آلی، به عنوان الکتروکاتالیست در دو دسته از پیل های سوختی به نام های پیل سوختی پلیمری (PEM) و الکلی به کار می روند، رویکرد طرح حاضر می تواند در ارتباط با این موضوع نیز توسعه داده شود.

این پژوهشگر تصریح کرد: این طرح به استفاده از روش های تهیه کربن،روش های نشانیدن پالادیم بر روی کربن و بررسی انجام واکنش کاتالیستی کوپلاژ پیریدین اختصاص یافته است.

وی افزود: به همین منظور ترکیب شیمیایی 4-متیل پیریدین به عنوان نمونه مورد بررسی و آزمایش قرار گرفته است که دلیل انتخاب این ترکیب امکان تبدیل آن به محصولاتی است که مستقیما در سنتز رنگ های مصرفی سلول های خورشیدی به کار می روند.

وی افزود: واکنش بدون حلال با استفاده از مقدار مازاد مونومر 4-متیل پیریدین به عنوان حلال پیش می­رود و در پایان واکنش مونومر اضافی با تقطیر از سیستم جدا می شود.

این پژوهشگر ادامه داد: نکته بسیار مهم در این واکنش طولانی بودن زمان واکنش (حدود 10 روز) از یک سو و همچنین احتمال تشکیل ترکیبات تریمر در اثر افزایش زمان واکنش و یاغلظت مواد اولیه می باشد.

عضو هیات علمی این پژوهشگاه گفت: مزیت قابل اشاره در این کار جامد بودن محصولات دیمر و تریمر می باشد که به دلیل اختلاف شدید فراریت آنها با ماده اولیه به سهولت و با تقطیر مونومر در خلا جداسازی شده و در حلال هایی مانند اتیل استات کریستاله می شوند و جداسازی محصول جامد از کاتالیست نیز با انحلال آن و فیلتراسیون به آسانی انجام می گیرد.

وی افزود:راندمان واکنش کاتالیستی با استفاده از کاتالیست های پایه کربنی مختلف نشان داد که نانولوله کربنی چه به صورت عامل دار شده و چه بدون ایجاد گروه عاملی در آن بسیار ناچیز بوده و همینطور مورفولوژی کروی کربن نیز گزینه مناسبی نمی باشد.

وی اظهار داشت: از میان روش های مختلف احیای پالادیم نیز بهترین نتیجه مربوط به احیای پالادیم با فرمالدئید بوده و روش های احیا با سدیم بوروهیدرید، هیدروژن و هیدرازین نتایج رضایت بخشی به دست نمی دهند.

دکتر کاظم زاد افزود: در صورت افزودن اندکی حلال به مخلوط محصول با کاتالیست مهاجرت فوق به شکل تبخیر یا تصعید کریستال های سوزنی نسبتا خالصی را در جداره ظرف تشکیل می دهد که قابل جداسازی است.

این طرح توسط دکتر محمود کاظم زاد، عضو هیات علمی پژوهشکده انرژی پژوهشگاه مواد و انرژی انجام شده است.

انتهای پیام