پلی اکسومتالیتها دسته ای از نانومواد هستند که می توان از آنها برای طیف وسیعی از کاربردهای مربوط به انرژی استفاده کرد. پلی اکسومتالیت ها (Polyoxometalates/POM) به دلیل داشتن ساختاری "ویژه" دارای توانایی واقعا منحصر به فردی برای کنترل واکنش های اکسیداسیون در تبدیل و ذخیره انرژی هستند.
معمولا فلزاتی که از این طریق اکسید شده اند، دارای یک الکترون آزاد هستند. اما پلی اکسومتالیتها به دلیل ساختار منحصر به فردشان دارای دوازده انتخاب آزاد هستند.
به گزارش سیدنی مورنینگ هرالد، گروهی از محققان، به سرپرستی پروفسور دیپاک دوبال(Deepak Dubal) از دانشگاه فناوری کویینزلند (QUT) مدتی است که در حال بررسی خصوصیات پلی اکسومتالیتها هستند. آنها این تحقیقات و همچنین بسیاری از پژوهش های فعلی موجود را در قالب یک مقاله تحلیلی در آخرین شماره ژورنال انرژی و علوم محیطی (Energy and Environmental Science) منتشر کرده اند.
آقای دوبال درباره خصوصیات این مواد به سیدنی مورنینگ هرالد گفت که این الکترونهای اضافی، به میزان قابل توجهی تبدیل انرژی و ظرفیت ذخیره سازی پلی اکسومتالیتها را افزایش می دهند.
پلی اکسومتالیتها بسیار کوچک اند. ضخامت آنها تنها یک نانومتر، یعنی بیست هزار برابر کوچکتر از ضخامت موی انسان است. اما این مواد در واقع برای یک نانوذره بسیار بزرگ بوده و به همین دلیل سطح واکنش پذیری زیادی دارند.
به دلیل داشتن این ویژگی، آنها گزینه های ایده آلی برای استفاده در باتری ها و ابرخازن های کوچکتر، سبک تر و قدرتمندتر به شمار می روند.
توانایی افزایش کارایی و قدرت باتری ها و تجهیزات تبدیل برق مرتبط، برای تولید و ذخیره انرژی پاک در آینده، مسئله ای ضروری است. پروفسور دوبال معتقد است که پلی اکسومتالیتها می توانند کلید اصلی دستیابی به این هدف محسوب شوند.
او در این باره به وبسایت دانشگاه فناوری کویینزلند گفت: "ساختار و خصوصیات پلی اکسومتالیتها باعث شده تا ما برای بهبود عملکرد در دستگاه های انرژی به آنها علاقه مند شویم. زیبایی این پلی اکسومتالیتها در این است که کل ساختار کمتر از پنج نانومتر است. ما آن را یک خوشه مولکولی اندازه کوانتومی می نامیم، با نسبت سطح به حجم بسیار بالا."
او در ادامه گفت که پلی اکسومتالیتها همچنین می توانند به عنوان کاتالیزور برای شکافتن آب و تولید هیدروژن استفاده شوند و علاوه بر آن با جداسازی دی اکسید کربن و نیتروژن می توانند برای تولید انواع سوخت ها و آمونیاک مورد استفاده قرار گیرند.
آقای دوبال که در حوزه ذخیره انرژی فعالیت می کند همچنین گفت: "ما همچنین می توانیم از آنها در ابرخازن ها استفاده كنیم، چرا که بسیار كوچک بوده و دارای بسیاری از سایتهای ذخیره بار فعال هستند."
هدف پژوهش های پروفسور دوبال و گروه تحقیقاتی اش، تلفیق خواص ابرخازن های شارژ سریع و باتری های با دوام طولانی از طریق ایجاد موادی است که می توانند به سرعت شارژ شده و انرژی زیادی را ذخیره کنند.
به گفته او: "برای ایجاد دستگاهی که به سرعت شارژ شده و انرژی زیادی ذخیره کند، ما نیاز به بررسی رابط های الکتروشیمیایی بین مواد مناسب داریم که بتوانیم ویژگی های آنها را در مقیاس اتمی به دقت تنظیم کنیم."
"طراحی و مهندسی مواد، خط مقدم یافتن راه حل های مناسب برای مشکلات پیچیده انرژی در سطح جهان است. فناوری های انرژی الکتروشیمیایی، مانند باتریها و ابرخازنها، از مناسب ترین گزینه ها برای ذخیره سازی و تبدیل پاک انرژی است. اما ما هنوز قادر به استفاده کامل از قابلیت آنها نیستیم."
