Մեզոփոսիկ տանտալի օքսիդի վրա նստեցված հատուկ նախագծված իրիդիումի նանոկառուցվածքները մեծացնում են հաղորդականությունը, կատալիտիկ ակտիվությունը և երկարատև կայունությունը։
Պատկեր. Հարավային Կորեայի և ԱՄՆ-ի հետազոտողները մշակել են նոր իրիդիումի կատալիզատոր՝ թթվածնի արտազատման ռեակցիայի ակտիվության բարձրացմամբ, որպեսզի հեշտացնեն ջրի ծախսարդյունավետ էլեկտրոլիզը՝ պրոտոնափոխանակման թաղանթով, ջրածին ստանալու համար: ավելին իմանալ
Աշխարհի էներգետիկ կարիքները շարունակում են աճել: Փոխադրելի ջրածնային էներգիան մեծ խոստումնալից է մաքուր և կայուն էներգետիկ լուծումների մեր որոնման գործում: Այս առումով, պրոտոնափոխանակման թաղանթային ջրային էլեկտրոլիզատորները (PEMWE), որոնք ջրի էլեկտրոլիզի միջոցով ավելցուկային էլեկտրական էներգիան փոխակերպում են փոխադրելի ջրածնային էներգիայի, մեծ հետաքրքրություն են առաջացրել: Այնուամենայնիվ, դրա լայնածավալ կիրառումը ջրածնի արտադրության մեջ մնում է սահմանափակ՝ էլեկտրոլիզի կարևոր բաղադրիչ հանդիսացող թթվածնի արտազատման ռեակցիայի (OER) դանդաղ տեմպի պատճառով, և թանկարժեք մետաղական օքսիդային կատալիզատորների, ինչպիսիք են իրիդիումը (Ir) և ռութենիումի օքսիդը, էլեկտրոդներում բարձր բեռնվածության պատճառով, սահմանափակ է: Հետևաբար, PEMWE-ի լայն կիրառման համար անհրաժեշտ է ծախսարդյունավետ և բարձր արդյունավետությամբ OER կատալիզատորների մշակումը:

Վերջերս Հարավային Կորեայի Գվանգջուի գիտության և տեխնոլոգիայի ինստիտուտի պրոֆեսոր Չանգհո Պարկի գլխավորությամբ կորեա-ամերիկյան հետազոտական ​​խումբը մշակել է նոր իրիդիումի նանոկառուցվածքային կատալիզատոր՝ հիմնված մեզոփոսիկ տանտալի օքսիդի (Ta2O5) վրա՝ մրջնաթթվի վերականգնման բարելավված մեթոդի միջոցով՝ PEM ջրի արդյունավետ էլեկտրոլիզի հասնելու համար։ Նրանց հետազոտությունը հրապարակվել է առցանց 2023 թվականի մայիսի 20-ին և կհրապարակվի «Power Sources» ամսագրի 575-րդ հատորում՝ 2023 թվականի օգոստոսի 15-ին։ Ուսումնասիրության համահեղինակ է եղել Կորեայի գիտության և տեխնոլոգիայի ինստիտուտի (KIST) հետազոտող, դոկտոր Չեկյոնգ Բայկը։
«Էլեկտրոններով հարուստ Ir նանոկառուցվածքը միատարրորեն ցրված է կայուն մեզոփոսիկ Ta2O5 հիմքի վրա, որը պատրաստվել է փափուկ ձևանմուշի մեթոդով՝ համակցված էթիլենդիամինային շրջապատող գործընթացի հետ, ինչը արդյունավետորեն նվազեցնում է մեկ PEMWE մարտկոցի Ir-ի պարունակությունը մինչև 0.3 մգ սմ-2», - բացատրեց պրոֆեսոր Պարկը։ Կարևոր է նշել, որ Ir/Ta2O5 կատալիզատորի նորարարական դիզայնը ոչ միայն բարելավում է Ir-ի օգտագործումը, այլև ունի ավելի բարձր հաղորդունակություն և ավելի մեծ էլեկտրաքիմիապես ակտիվ մակերես։
Բացի այդ, ռենտգենյան ֆոտոէլեկտրոնային և ռենտգենյան կլանման սպեկտրոսկոպիան բացահայտում է Ir-ի և Ta-ի միջև մետաղ-կցորդ ուժեղ փոխազդեցություններ, մինչդեռ խտության ֆունկցիոնալ տեսության հաշվարկները ցույց են տալիս լիցքի փոխանցում Ta-ից Ir, ինչը առաջացնում է ադսորբատների, ինչպիսիք են O-ն և OH-ը, ուժեղ կապ և պահպանում է Ir(III) հարաբերակցությունը OOP օքսիդացման գործընթացի ընթացքում: Սա, իր հերթին, հանգեցնում է Ir/Ta2O5 ակտիվության աճի, որն ունի 0.385 Վ ցածր գերլարում՝ համեմատած IrO2-ի 0.48 Վ-ի հետ:
Խումբը նաև փորձարարորեն ցույց տվեց կատալիզատորի բարձր OER ակտիվությունը՝ դիտարկելով 288 ± 3.9 մՎ գերլարում 10 մԱ սմ-2 լարման դեպքում և զգալիորեն բարձր Ir զանգվածային ակտիվություն՝ 876.1 ± 125.1 A գ-1 1.55 Վ լարման դեպքում՝ համապատասխան արժեքի համար։ Փաստորեն, Ir/Ta2O5-ը ցուցաբերում է գերազանց OER ակտիվություն և կայունություն, ինչը հետագայում հաստատվեց թաղանթ-էլեկտրոդային հավաքույթի ավելի քան 120 ժամվա միաբջիջային աշխատանքով։
Առաջարկվող մեթոդն ունի կրկնակի առավելություն՝ նվազեցնելով Ir բեռի մակարդակը և բարձրացնելով OER-ի արդյունավետությունը։ «OER-ի արդյունավետության բարձրացումը լրացնում է PEMWE գործընթացի ծախսարդյունավետությունը, դրանով իսկ բարելավելով դրա ընդհանուր արդյունավետությունը։ Այս նվաճումը կարող է հեղափոխություն մտցնել PEMWE-ի առևտրայնացման մեջ և արագացնել դրա ընդունումը որպես ջրածնի արտադրության հիմնական մեթոդ», - առաջարկում է լավատես պրոֆեսոր Պարկը։

Ընդհանուր առմամբ, այս զարգացումը մեզ ավելի է մոտեցնում կայուն ջրածնային էներգիայի փոխադրման լուծումների ձեռքբերմանը և այդպիսով ածխածնային չեզոք կարգավիճակի ձեռքբերմանը։
Գվանգջուի գիտության և տեխնոլոգիայի ինստիտուտի (GIST) մասին Գվանգջուի գիտության և տեխնոլոգիայի ինստիտուտը (GIST) հետազոտական ​​համալսարան է, որը գտնվում է Գվանգջուում, Հարավային Կորեա: GIST-ը հիմնադրվել է 1993 թվականին և դարձել է Հարավային Կորեայի ամենահեղինակավոր ուսումնական հաստատություններից մեկը: Համալսարանը հանձնառու է ստեղծել ուժեղ հետազոտական ​​միջավայր, որը խթանում է գիտության և տեխնոլոգիայի զարգացումը և խթանում է միջազգային և ներքին հետազոտական ​​նախագծերի միջև համագործակցությունը: Հավատարիմ մնալով «Ապագայի գիտության և տեխնոլոգիայի հպարտ ձևավորող» կարգախոսին՝ GIST-ը մշտապես դասվում է Հարավային Կորեայի առաջատար համալսարանների շարքին:
Հեղինակների մասին Դոկտոր Չանհո Պարկը Գվանգջուի գիտության և տեխնոլոգիայի ինստիտուտի (GIST) պրոֆեսոր է 2016 թվականի օգոստոսից: GIST-ին միանալուց առաջ նա եղել է Samsung SDI-ի փոխնախագահ և ստացել է մագիստրոսի աստիճան Samsung Electronics SAIT-ից: Նա ստացել է բակալավրի, մագիստրոսի և դոկտորի աստիճաններ Կորեայի գիտության և տեխնոլոգիայի ինստիտուտի քիմիայի ամբիոնից՝ համապատասխանաբար 1990, 1992 և 1995 թվականներին: Նրա ներկայիս հետազոտությունները կենտրոնացած են վառելիքային բջիջներում թաղանթային էլեկտրոդային հավաքույթների և էլեկտրոլիզի համար կատալիտիկ նյութերի մշակման վրա՝ օգտագործելով նանոկառուցվածքային ածխածնային և խառը մետաղական օքսիդային հենարաններ: Նա հրապարակել է 126 գիտական ​​հոդված և ստացել 227 արտոնագիր իր մասնագիտական ​​ոլորտում:
Դոկտոր Չեկյոնգ Բայքը Կորեայի գիտության և տեխնոլոգիայի ինստիտուտի (KIST) հետազոտող է: Նա ներգրավված է PEMWE OER և MEA կատալիզատորների մշակման գործում՝ ներկայումս կենտրոնանալով ամոնիակի օքսիդացման ռեակցիաների կատալիզատորների և սարքերի վրա: Մինչև 2023 թվականին KIST-ին միանալը, Չեկյոնգ Բայքը ստացել է էներգիայի ինտեգրման դոկտորի կոչում Գվանգջուի գիտության և տեխնոլոգիայի ինստիտուտում:
Էլեկտրոններով հարուստ Ta2O5-ով ապահովված մեզոփոսիկ իրիդային նանոկառուցվածքը կարող է բարձրացնել թթվածնի արտազատման ռեակցիայի ակտիվությունը և կայունությունը։
Հեղինակները հայտարարում են, որ իրենց հայտնի չեն որևէ մրցակցային ֆինանսական շահեր կամ անձնական հարաբերություններ, որոնք կարող էին ազդել այս հոդվածում ներկայացված աշխատանքի վրա։
Հրաժարում պատասխանատվությունից. AAAS-ը և EurekAlert!-ը պատասխանատվություն չեն կրում EurekAlert!-ում հրապարակված մամուլի հաղորդագրությունների ճշգրտության համար։ Տեղեկատվության որևէ օգտագործում մասնակից կազմակերպության կողմից կամ EurekAlert համակարգի միջոցով։

Եթե ​​ցանկանում եք ավելի շատ տեղեկություններ ստանալ, խնդրում եմ ինձ էլեկտրոնային նամակ ուղարկել։
Էլ․ հասցե՝
info@pulisichem.cn
Հեռ․
+86-533-3149598