Спецыяльна распрацаваныя нанаструктуры ірыдыя, нанесеныя на мезапорысты аксід танталу, паляпшаюць праводнасць, каталітычную актыўнасць і доўгатэрміновую стабільнасць.
Выява: Даследчыкі з Паўднёвай Карэі і ЗША распрацавалі новы ірыдыевы каталізатар з падвышанай актыўнасцю рэакцыі выдзялення кіслароду, каб палегчыць эканамічна эфектыўны электроліз вады з дапамогай пратоннай абменнай мембраны для атрымання вадароду. Даведайцеся больш
Патрэбы свету ў энергіі працягваюць расці. Транспартабельная вадародная энергія мае вялікія перспектывы ў пошуку чыстых і ўстойлівых энергетычных рашэнняў. У сувязі з гэтым, электралізеры вады з пратонна-абменнымі мембранамі (PEMWE), якія пераўтвараюць лішнюю электрычную энергію ў транспартабельную вадародную энергію праз электроліз вады, прыцягнулі вялікую цікавасць. Аднак іх маштабнае прымяненне ў вытворчасці вадароду застаецца абмежаваным з-за павольнай хуткасці рэакцыі выдзялення кіслароду (OER), важнага кампанента электролізу, і высокай загрузкі дарагіх каталізатараў на аснове аксідаў металаў, такіх як ірыдый (Ir) і аксід рутэнія, у электродах. Такім чынам, распрацоўка эканамічна эфектыўных і высокапрадукцыйных каталізатараў OER неабходная для шырокага прымянення PEMWE.

Нядаўна карэйска-амерыканская даследчая група пад кіраўніцтвам прафесара Чанхо Пака з Кванджускага інстытута навукі і тэхналогій у Паўднёвай Карэі распрацавала новы ірыдыевы нанаструктураваны каталізатар на аснове мезапорыстага аксіду танталу (Ta2O5) з дапамогай удасканаленага метаду аднаўлення мурашынай кіслатой для дасягнення эфектыўнага электролізу вады, атрыманай метадам PEM. Іх даследаванне было апублікавана ў Інтэрнэце 20 мая 2023 года і будзе апублікавана ў 575-м томе часопіса Journal of Power Sources 15 жніўня 2023 года. Суаўтарам даследавання з'яўляецца доктар Чэкён Байк, даследчык Карэйскага інстытута навукі і тэхналогій (KIST).
«Электронна-багатая нанаструктура Ir раўнамерна размеркавана на стабільнай мезапорыстай падкладцы Ta2O5, падрыхтаванай метадам мяккага шаблону ў спалучэнні з працэсам акружэння этылендыамінам, што эфектыўна зніжае ўтрыманне Ir у адной батарэі PEMWE да 0,3 мг см-2», — растлумачыў прафесар Парк. Важна адзначыць, што інавацыйная канструкцыя каталізатара Ir/Ta2O5 не толькі паляпшае выкарыстанне Ir, але і мае больш высокую праводнасць і большую электрахімічна актыўную плошчу паверхні.
Акрамя таго, рэнтгенаўская фотаэлектронная і рэнтгенаўская абсарбцыйная спектраскапія выяўляюць моцныя ўзаемадзеянні металу з носьбітам паміж Ir і Ta, у той час як разлікі па тэорыі функцыяналу шчыльнасці паказваюць на перанос зарада ад Ta да Ir, што выклікае моцнае звязванне адсарбатаў, такіх як O і OH, і падтрымлівае суадносіны Ir(III) падчас працэсу акіслення OOP. Гэта, у сваю чаргу, прыводзіць да павышэння актыўнасці Ir/Ta2O5, які мае ніжэйшае перанапружанне 0,385 В у параўнанні з 0,48 В для IrO2.
Каманда таксама эксперыментальна прадэманстравала высокую актыўнасць OER каталізатара, назіраючы перанапружанне 288 ± 3,9 мВ пры 10 мА см-2 і значна высокую масавую актыўнасць Ir 876,1 ± 125,1 А г-1 пры 1,55 В да адпаведнага значэння для спадара Блэка. Фактычна, Ir/Ta2O5 дэманструе выдатную актыўнасць і стабільнасць OER, што было дадаткова пацверджана больш чым 120 гадзінамі працы мембранна-электроднага вузла ў адным элеменце.
Прапанаваны метад мае двайную перавагу: зніжэнне ўзроўню нагрузкі Ir і павышэнне эфектыўнасці OER. «Павышаная эфектыўнасць OER дапаўняе эканамічную эфектыўнасць працэсу PEMWE, тым самым паляпшаючы яго агульную прадукцыйнасць. Гэта дасягненне можа рэвалюцыянізаваць камерцыялізацыю PEMWE і паскорыць яго ўкараненне ў якасці асноўнага метаду вытворчасці вадароду», — мяркуе аптымістычны прафесар Парк.

У цэлым, гэта развіццё набліжае нас да дасягнення ўстойлівых рашэнняў для транспарту вадароднай энергіі і, такім чынам, да дасягнення вугляродна-нейтральнага статусу.
Пра Кванджускі інстытут навукі і тэхналогій (GIST) Кванджускі інстытут навукі і тэхналогій (GIST) — гэта даследчы ўніверсітэт, размешчаны ў Кванджу, Паўднёвая Карэя. GIST быў заснаваны ў 1993 годзе і стаў адной з самых прэстыжных навучальных устаноў у Паўднёвай Карэі. Універсітэт імкнецца стварыць моцнае даследчае асяроддзе, якое спрыяе развіццю навукі і тэхналогій і супрацоўніцтву паміж міжнароднымі і айчыннымі даследчымі праектамі. Прытрымліваючыся дэвізу «Ганарысты фарміравальнік навукі і тэхналогій будучыні», GIST пастаянна ўваходзіць у лік лепшых універсітэтаў Паўднёвай Карэі.
Пра аўтараў Доктар Чанхо Парк з'яўляецца прафесарам Кванджускага інстытута навукі і тэхналогій (GIST) з жніўня 2016 года. Да прыходу ў GIST ён займаў пасаду віцэ-прэзідэнта Samsung SDI і атрымаў ступень магістра ў Samsung Electronics SAIT. Ён атрымаў ступені бакалаўра, магістра і доктара на кафедры хіміі Карэйскага інстытута навукі і тэхналогій у 1990, 1992 і 1995 гадах адпаведна. Яго цяперашнія даследаванні сканцэнтраваны на распрацоўцы каталітычных матэрыялаў для мембранных электродных зборак у паліўных элементах і электралізе з выкарыстаннем нанаструктураваных вугляродных і змешаных аксідных носьбітаў металаў. Ён апублікаваў 126 навуковых прац і атрымаў 227 патэнтаў у сваёй галіне ведаў.
Доктар Чэкён Байк — даследчык Карэйскага інстытута навукі і тэхналогій (KIST). Ён удзельнічае ў распрацоўцы каталізатараў PEMWE OER і MEA, у цяперашні час сканцэнтраваны на каталізатарах і прыладах для рэакцый акіслення аміяку. Да прыходу ў KIST у 2023 годзе Чэкён Байк атрымаў ступень доктара філасофіі па інтэграцыі энергетыкі ў Кванджускім інстытуце навукі і тэхналогій.
Мезапорыстая ірыдная нанаструктура, якая падтрымліваецца багатым электронамі Ta2O5, можа павысіць актыўнасць і стабільнасць рэакцыі выдзялення кіслароду.
Аўтары заяўляюць, што ў іх няма вядомых канкуруючых фінансавых інтарэсаў або асабістых сувязяў, якія маглі б паўплываць на працу, прадстаўленую ў гэтым артыкуле.
Адмова ад адказнасці: AAAS і EurekAlert! не нясуць адказнасці за дакладнасць прэс-рэлізаў, апублікаваных на EurekAlert! Любое выкарыстанне інфармацыі арганізацыяй-удзельніцай або праз сістэму EurekAlert.

Калі вы хочаце атрымаць больш інфармацыі, калі ласка, дашліце мне ліст.
Электронная пошта：
info@pulisichem.cn
Тэл.：
+86-533-3149598