مهندسی نقص در MOF-808؛ افزایش چشمگیر هدایت پروتون برای پیلهای سوختی
پژوهشگران موفق شدهاند با استفاده از مهندسی نقص (Defect Engineering) در چارچوبهای فلزی-آلی MOF-808، هدایت پروتون را به شکل قابلتوجهی افزایش دهند. برخلاف تصور رایج، ایجاد نقصهای کنترلشده در ساختار این ماده نهتنها عملکرد آن را کاهش نداد، بلکه مسیرهای مؤثری برای انتقال سریع پروتون ایجاد کرد و عملکرد آن را در پیلهای سوختی بهبود بخشید.
در این پژوهش، نسخهای دارای نقص از MOF-808 با تنظیم غلظت زیرکونیوم در فرآیند سنتز تولید شد. گروههای فرمات موجود در محل نقصها با جذب مولکولهای آب، شبکهای از پیوندهای هیدروژنی ایجاد کردند که انتقال سریع پروتونها از طریق سازوکار گروتهوس (Grotthuss Mechanism) را امکانپذیر ساخت.
نتایج نشان داد هدایت پروتون در نمونه دارای نقص تقریباً دو مرتبه بزرگی بیشتر از نمونه معمولی است و حتی در رطوبت پایین نیز عملکرد مطلوب خود را حفظ میکند. همچنین این ماده پس از چرخههای متعدد گرم و سرد شدن، بیش از ۹۲ درصد از هدایت پروتونی اولیه خود را حفظ کرد که نشاندهنده پایداری بالای آن است.
این دستاورد نشان میدهد که استفاده هدفمند از نقصهای ساختاری میتواند راهکاری مؤثر برای توسعه نسل جدید مواد رسانای پروتون در پیلهای سوختی، حسگرها و سایر فناوریهای انرژی پاک باشد.
