Мезокеңдүү тантал кычкылына чөктүрүлгөн атайын иштелип чыккан иридий наноструктуралары өткөргүчтүктү, каталитикалык активдүүлүктү жана узак мөөнөттүү туруктуулукту жогорулатат.
Сүрөт: Түштүк Кореядагы жана АКШдагы изилдөөчүлөр суутекти өндүрүү үчүн протон алмашуу мембранасы менен суунун үнөмдүү электролизин жеңилдетүү максатында кычкылтек бөлүнүп чыгуу реакциясынын активдүүлүгү жогорулаган жаңы иридий катализаторун иштеп чыгышты. Көбүрөөк билүү
Дүйнөнүн энергияга болгон муктаждыгы өсүүдө. Ташылып жүрүүчү суутек энергиясы таза жана туруктуу энергия чечимдерин издөөдө чоң келечектүү. Бул жагынан алганда, ашыкча электр энергиясын суу электролизи аркылуу ташылып жүрүүчү суутек энергиясына айландыруучу протон алмашуу мембранасынын суу электролизерлери (PEMWE) чоң кызыгууну жаратты. Бирок, электролиздин маанилүү компоненти болгон кычкылтек бөлүнүп чыгуу реакциясынын (OER) жай ылдамдыгынан жана иридий (Ir) жана рутений кычкылы сыяктуу кымбат баалуу металл кычкылы катализаторлорунун электроддорго көп жүктөлүшүнөн улам, аны суутек өндүрүүдө кеңири масштабда колдонуу чектелүү бойдон калууда. Ошондуктан, PEMWEди кеңири колдонуу үчүн үнөмдүү жана жогорку өндүрүмдүү OER катализаторлорун иштеп чыгуу зарыл.

Жакында эле Түштүк Кореядагы Кванджу илим жана технология институтунун профессору Чанхо Парк жетектеген кореялык-америкалык изилдөө тобу ПЭМ суусунун натыйжалуу электролизин алуу үчүн жакшыртылган кумурска кислотасын калыбына келтирүү ыкмасы аркылуу мезокеуектүү тантал кычкылына (Ta2O5) негизделген жаңы иридий наноструктураланган катализаторду иштеп чыгышты. Алардын изилдөөсү 2023-жылдын 20-майында онлайн режиминде жарыяланган жана 2023-жылдын 15-августунда Journal of Power Sources журналынын 575-томунда жарыяланат. Изилдөөнүн авторлошу Корея илим жана технология институтунун (KIST) изилдөөчүсү доктор Чаекён Байк болгон.
«Электронго бай Ir наноструктурасы жумшак шаблон ыкмасы менен этилендиаминди курчап турган процесс менен айкалыштырылган туруктуу мезокеуек Ta2O5 субстратына бирдей чачырайт, бул бир PEMWE батареясынын Ir курамын 0,3 мг см-2ге чейин натыйжалуу азайтат», - деп түшүндүрдү профессор Парк. Ir/Ta2O5 катализаторунун инновациялык дизайны Irди пайдаланууну жакшыртып гана тим болбостон, жогорку өткөрүмдүүлүккө жана электрохимиялык активдүү беттик аянтка ээ экенин белгилей кетүү маанилүү.
Мындан тышкары, рентген фотоэлектрондук жана рентгендик абсорбциялык спектроскопия Ir жана Ta ортосундагы күчтүү металл таяныч өз ара аракеттенүүлөрүн көрсөтөт, ал эми тыгыздыктын функционалдык теориясынын эсептөөлөрү заряддын Taдан Irге өтүшүн көрсөтөт, бул O жана OH сыяктуу адсорбаттардын күчтүү байланышын шарттайт жана OOP кычкылдануу процессинде Ir(III) катышын сактайт. Бул өз кезегинде Ir/Ta2O5 активдүүлүгүнүн жогорулашына алып келет, анын IrO2 үчүн 0,48 Вга салыштырмалуу 0,385 В төмөн ашыкча чыңалууга ээ.
Ошондой эле, команда катализатордун жогорку OER активдүүлүгүн эксперименталдык түрдө көрсөттү, 10 мА см-2де 288 ± 3,9 мВ ашыкча чыңалуусун жана 1,55 Вде тиешелүү мааниге чейин 876,1 ± 125,1 А g-1 Ir массалык активдүүлүгүнүн олуттуу жогорулаганын байкады. Чындыгында, Ir/Ta2O5 эң сонун OER активдүүлүгүн жана туруктуулугун көрсөтөт, бул мембрана-электрод жыйындысынын 120 сааттан ашык бир клеткалуу иштеши менен дагы тастыкталды.
Сунушталган ыкманын Ir жүктөө деңгээлин азайтуу жана OERдин натыйжалуулугун жогорулатуу сыяктуу кош артыкчылыгы бар. "OERдин натыйжалуулугунун жогорулашы PEMWE процессинин чыгымдардын натыйжалуулугун толуктап, ошону менен анын жалпы көрсөткүчтөрүн жакшыртат. Бул жетишкендик PEMWEнин коммерциялашуусун революциялаштырып, аны негизги суутек өндүрүү ыкмасы катары кабыл алууну тездетиши мүмкүн", - деп болжолдойт оптимист профессор Парк.

Жалпысынан алганда, бул өнүгүү бизди туруктуу суутек энергиясын ташуу чечимдерине жетүүгө жана ошону менен көмүртектин нейтралдуу статусуна жетүүгө жакындатат.
Кванджу Илим жана технология институту (GIST) жөнүндө Кванджу Илим жана технология институту (GIST) - Түштүк Кореянын Кванджу шаарында жайгашкан изилдөө университети. GIST 1993-жылы негизделген жана Түштүк Кореядагы эң абройлуу окуу жайлардын бирине айланган. Университет илим менен технологиянын өнүгүшүнө өбөлгө түзгөн жана эл аралык жана ата мекендик изилдөө долбоорлорунун ортосундагы кызматташтыкты өнүктүрүүчү күчтүү изилдөө чөйрөсүн түзүүгө умтулат. "Келечектин илим менен технологиясынын сыймыктуу калыптандыруучусу" ураанын карманып, GIST Түштүк Кореядагы эң жогорку рейтингдеги университеттердин катарына дайыма кирет.
Авторлор жөнүндө Доктор Чанхо Парк 2016-жылдын август айынан бери Кванджу Илим жана технология институтунда (GIST) профессор болуп иштейт. GISTке кошулганга чейин ал Samsung SDIнин вице-президенти болуп иштеген жана Samsung Electronics SAITтен магистр даражасын алган. Ал бакалавр, магистр жана докторлук даражаларын тиешелүүлүгүнө жараша 1990, 1992 жана 1995-жылдары Корея Илим жана технология институтунун химия кафедрасынан алган. Анын учурдагы изилдөөлөрү күйүүчү май клеткаларындагы мембраналык электроддук түзүлүштөр үчүн каталитикалык материалдарды иштеп чыгууга жана наноструктураланган көмүртек жана аралаш металл кычкылы таянычтарын колдонуу менен электролизге багытталган. Ал өзүнүн адистик тармагында 126 илимий макала жарыялап, 227 патент алган.
Доктор Чаекён Байк Кореянын Илим жана технология институтунун (KIST) изилдөөчүсү. Ал PEMWE OER жана MEA катализаторлорун иштеп чыгууга катышып, учурда аммиактын кычкылдануу реакциялары үчүн катализаторлорго жана түзүлүштөргө басым жасайт. 2023-жылы KISTке кошулганга чейин Чаекён Байк Кванджу Илим жана технология институтунан энергетикалык интеграция боюнча докторлук даражасын алган.
Электронго бай Ta2O5 менен колдоого алынган мезокең ирид наноструктурасы кычкылтек бөлүнүп чыгуу реакциясынын активдүүлүгүн жана туруктуулугун жогорулатат.
Авторлор бул макалада сунушталган ишке таасир этиши мүмкүн болгон атаандаш каржылык кызыкчылыктары же жеке мамилелери жок экенин билдиришет.
Эскертүү: AAAS жана EurekAlert! EurekAlert сайтында жарыяланган пресс-релиздердин тактыгы үчүн жооптуу эмес! Катышуучу уюм тарабынан же EurekAlert системасы аркылуу маалыматтын кандайдыр бир колдонулушу.

Көбүрөөк маалымат алгыңыз келсе, мага электрондук кат жөнөтүңүз.
Электрондук почта:
info@pulisichem.cn
Тел:
+86-533-3149598