Miundo midogo ya iridium iliyoundwa mahususi iliyowekwa kwenye oksidi ya tantalum yenye mesoporous huongeza upitishaji, shughuli za kichocheo na uthabiti wa muda mrefu.
Picha: Watafiti nchini Korea Kusini na Marekani wameunda kichocheo kipya cha iridium chenye shughuli ya kuongezeka kwa mmenyuko wa mageuko ya oksijeni ili kurahisisha elektrolisisi ya maji yenye gharama nafuu kwa kutumia utando wa kubadilishana protoni ili kutoa hidrojeni.
Mahitaji ya nishati duniani yanaendelea kukua. Nishati ya hidrojeni inayosafirishwa ina ahadi kubwa katika utafutaji wetu wa suluhu za nishati safi na endelevu. Katika suala hili, vielelezo vya maji vya utando wa kubadilishana protoni (PEMWE), ambavyo hubadilisha nishati ya ziada ya umeme kuwa nishati ya hidrojeni inayosafirishwa kupitia elektroli ya maji, vimevutia shauku kubwa. Hata hivyo, matumizi yake makubwa katika uzalishaji wa hidrojeni yanabaki kuwa machache kutokana na kiwango cha polepole cha mmenyuko wa mageuko ya oksijeni (OER), sehemu muhimu ya elektroli, na upakiaji mwingi wa vichocheo vya oksidi za chuma vya gharama kubwa kama vile iridium (Ir) na oksidi ya ruthenium kwenye elektrodi ni mdogo. Kwa hivyo, ukuzaji wa vichocheo vya OER vyenye gharama nafuu na utendaji wa juu ni muhimu kwa matumizi mengi ya PEMWE.

Hivi majuzi, timu ya utafiti ya Korea-Amerika iliyoongozwa na Profesa Changho Park kutoka Taasisi ya Sayansi na Teknolojia ya Gwangju nchini Korea Kusini ilitengeneza kichocheo kipya cha iridium kilichoundwa kwa nano kulingana na oksidi ya tantalum ya mesoporous (Ta2O5) kupitia njia iliyoboreshwa ya kupunguza asidi ya fomi ili kufikia elektrolisisi yenye ufanisi ya maji ya PEM. . Utafiti wao ulichapishwa mtandaoni mnamo Mei 20, 2023, na utachapishwa katika Juzuu ya 575 ya Jarida la Vyanzo vya Nguvu mnamo Agosti 15, 2023. Utafiti huo uliandikwa kwa ushirikiano na Dkt. Chaekyong Baik, mtafiti katika Taasisi ya Sayansi na Teknolojia ya Korea (KIST).
"Muundo mdogo wa Ir wenye elektroni nyingi umetawanywa kwa usawa kwenye substrate thabiti ya Ta2O5 yenye mesoporous iliyoandaliwa na mbinu laini ya kiolezo pamoja na mchakato unaozunguka ethylenediamine, ambayo hupunguza kwa ufanisi kiwango cha Ir cha betri moja ya PEMWE hadi 0.3 mg cm-2," alielezea Profesa Park. . Ni muhimu kutambua kwamba muundo bunifu wa kichocheo cha Ir/Ta2O5 sio tu kwamba unaboresha matumizi ya Ir, lakini pia una upitishaji wa juu zaidi na eneo kubwa la uso linalofanya kazi kielektroniki.
Zaidi ya hayo, fotoelektroni ya X-ray na spektroskopia ya ufyonzaji wa X-ray huonyesha mwingiliano mkubwa wa usaidizi wa chuma kati ya Ir na Ta, huku hesabu za nadharia ya utendaji kazi wa msongamano zikionyesha uhamisho wa chaji kutoka Ta hadi Ir, ambayo husababisha mfungamano mkubwa wa adsorbates kama vile O na OH, na hudumisha uwiano wa Ir(III) wakati wa mchakato wa oksidishaji wa OOP. Hii husababisha shughuli iliyoongezeka ya Ir/Ta2O5, ambayo ina overvoltage ya chini ya 0.385 V ikilinganishwa na 0.48 V kwa IrO2.
Timu pia ilionyesha kwa majaribio shughuli ya juu ya OER ya kichocheo, ikiona overvoltage ya 288 ± 3.9 mV katika 10 mA cm-2 na shughuli ya juu sana ya uzito wa Ir ya 876.1 ± 125.1 A g-1 katika 1.55 V kwa thamani inayolingana. kwa Bw. Black. Kwa kweli, Ir/Ta2O5 inaonyesha shughuli bora na uthabiti wa OER, ambayo ilithibitishwa zaidi na zaidi ya saa 120 za uendeshaji wa seli moja ya mkusanyiko wa utando-elektrodi.
Njia iliyopendekezwa ina faida mbili za kupunguza kiwango cha mzigo Ir na kuongeza ufanisi wa OER. "Ufanisi ulioongezeka wa OER unakamilisha ufanisi wa gharama wa mchakato wa PEMWE, na hivyo kuboresha utendaji wake kwa ujumla. Mafanikio haya yanaweza kuleta mapinduzi katika uuzaji wa PEMWE na kuharakisha kupitishwa kwake kama njia kuu ya uzalishaji wa hidrojeni," anapendekeza Profesa Park mwenye matumaini.

Kwa ujumla, maendeleo haya yanatuleta karibu zaidi na kufikia suluhisho endelevu za usafirishaji wa nishati ya hidrojeni na hivyo kufikia hali ya kutoathiri kaboni.
Kuhusu Taasisi ya Sayansi na Teknolojia ya Gwangju (GIST) Taasisi ya Sayansi na Teknolojia ya Gwangju (GIST) ni chuo kikuu cha utafiti kilichopo Gwangju, Korea Kusini. GIST ilianzishwa mwaka wa 1993 na imekuwa mojawapo ya shule zenye hadhi kubwa zaidi nchini Korea Kusini. Chuo kikuu kimejitolea kuunda mazingira imara ya utafiti ambayo yanakuza maendeleo ya sayansi na teknolojia na kukuza ushirikiano kati ya miradi ya utafiti ya kimataifa na ya ndani. Kwa kuzingatia kauli mbiu "Mchoraji Mwenye Fahari wa Sayansi na Teknolojia ya Wakati Ujao", GIST imeorodheshwa mara kwa mara miongoni mwa vyuo vikuu vya juu nchini Korea Kusini.
Kuhusu Waandishi Dkt. Changho Park amekuwa profesa katika Taasisi ya Sayansi na Teknolojia ya Gwangju (GIST) tangu Agosti 2016. Kabla ya kujiunga na GIST, alihudumu kama Makamu wa Rais wa Samsung SDI na alipata shahada ya Uzamili kutoka Samsung Electronics SAIT. Alipata shahada yake ya kwanza, shahada ya uzamili, na shahada ya udaktari kutoka Idara ya Kemia, Taasisi ya Sayansi na Teknolojia ya Korea, mnamo 1990, 1992, na 1995, mtawalia. Utafiti wake wa sasa unazingatia maendeleo ya vifaa vya kichocheo kwa ajili ya mikusanyiko ya elektrodi ya utando katika seli za mafuta na elektrolisisi kwa kutumia kaboni yenye muundo mdogo na oksidi mchanganyiko wa metali. Amechapisha karatasi 126 za kisayansi na kupokea hataza 227 katika uwanja wake wa utaalamu.
Dkt. Chaekyong Baik ni mtafiti katika Taasisi ya Sayansi na Teknolojia ya Korea (KIST). Anahusika katika uundaji wa vichocheo vya PEMWE OER na MEA, huku akizingatia vichocheo na vifaa vya athari za oksidi ya amonia. Kabla ya kujiunga na KIST mnamo 2023, Chaekyung Baik alipata Shahada yake ya Uzamivu (PhD) katika Ujumuishaji wa Nishati kutoka Taasisi ya Sayansi na Teknolojia ya Gwangju.
Muundo mdogo wa iridi unaosaidiwa na Ta2O5 yenye elektroni nyingi unaweza kuongeza shughuli na uthabiti wa mmenyuko wa mageuko ya oksijeni.
Waandishi wanatangaza kwamba hawana maslahi yoyote ya kifedha yanayoshindana au mahusiano ya kibinafsi ambayo yangeweza kuonekana kuathiri kazi iliyotolewa katika makala haya.
Kanusho: AAAS na EurekAlert! haziwajibiki kwa usahihi wa taarifa kwa vyombo vya habari zilizochapishwa kwenye EurekAlert! Matumizi yoyote ya taarifa na shirika shiriki au kupitia mfumo wa EurekAlert.

Ikiwa ungependa maelezo zaidi, tafadhali nitumie barua pepe.
Barua pepe：
info@pulisichem.cn
Simu：
+86-533-3149598