Sérhannaðar iridium nanóbyggingar sem settar eru á mesóporous tantal oxíð auka leiðni, hvatavirkni og langtíma stöðugleika.
Mynd: Rannsakendur í Suður-Kóreu og Bandaríkjunum hafa þróað nýjan iridíumhvata með aukinni súrefnismyndunarvirkni til að auðvelda hagkvæma rafgreiningu vatns með róteindaskiptihimnu til að framleiða vetni. Frekari upplýsingar
Orkuþörf heimsins heldur áfram að aukast. Flytjanleg vetnisorka lofar góðu í leit okkar að hreinum og sjálfbærum orkulausnum. Í þessu sambandi hafa vatnsrafgreiningartæki með róteindaskiptihimnu (PEMWE), sem breyta umfram raforku í flytjanlega vetnisorku með vatnsrafgreiningu, vakið mikinn áhuga. Hins vegar er stórfelld notkun þeirra í vetnisframleiðslu enn takmörkuð vegna hægs hraða súrefnismyndunarviðbragða (OER), sem er mikilvægur þáttur í rafgreiningu, og mikil álag á dýra málmoxíðhvata eins og iridium (Ir) og rúteníumoxíð í rafskautin er takmörkuð. Þess vegna er þróun hagkvæmra og afkastamikilla OER hvata nauðsynleg fyrir víðtæka notkun PEMWE.

Nýlega þróaði kóresk-amerískt rannsóknarteymi undir forystu prófessors Changho Park frá Gwangju vísinda- og tæknistofnuninni í Suður-Kóreu nýjan nanóuppbyggðan hvata úr iridium, byggðan á mesóporösu tantaloxíði (Ta2O5), með bættri aðferð til að draga úr maurasýru til að ná fram skilvirkri rafgreiningu á PEM vatni. Rannsókn þeirra var birt á netinu 20. maí 2023 og verður birt í 575. bindi Journal of Power Sources 15. ágúst 2023. Rannsóknin var meðhöfundur Dr. Chaekyong Baik, rannsakanda við Kóreu vísinda- og tæknistofnunina (KIST).
„Rafeindaríka Ir nanóbyggingin er jafnt dreifð á stöðugu mesóporösu Ta2O5 undirlagi sem er búið til með mjúkri sniðmátsaðferð ásamt etýlendíamín umlykjunarferli, sem dregur á áhrifaríkan hátt úr Ir innihaldi einnar PEMWE rafhlöðu niður í 0,3 mg cm-2,“ útskýrði prófessor Park. Mikilvægt er að hafa í huga að nýstárleg hönnun Ir/Ta2O5 hvata bætir ekki aðeins Ir nýtingu, heldur hefur einnig meiri leiðni og stærra rafefnafræðilega virkt yfirborðsflatarmál.
Að auki sýna röntgenljósrafeinda- og röntgengeislunargleypnirófsgreiningar sterk málm-burðarefnisvíxlverkun milli Ir og Ta, en útreikningar með þéttleikafallsfræði benda til hleðsluflutnings frá Ta til Ir, sem veldur sterkri bindingu adsorbata eins og O og OH, og viðheldur Ir(III) hlutfallinu meðan á oxunarferli OOP stendur. Þetta leiðir aftur til aukinnar virkni Ir/Ta2O5, sem hefur lægri yfirspennu upp á 0,385 V samanborið við 0,48 V fyrir IrO2.
Teymið sýndi einnig fram á með tilraunum mikla OER virkni hvata, þar sem ofspenna mældist 288 ± 3,9 mV við 10 mA cm-2 og marktækt há Ir massa virkni upp á 876,1 ± 125,1 A g-1 við 1,55 V, sem samsvarar gildi fyrir Mr. Black. Reyndar sýnir Ir/Ta2O5 framúrskarandi OER virkni og stöðugleika, sem var staðfest enn frekar með meira en 120 klukkustunda notkun á einfrumu himnu-rafskautssamstæðunni.
Sú aðferð sem lögð er til hefur þann tvíþætta kost að draga úr álagsstiginu Ir og auka skilvirkni vetnisorkuframleiðslu (OER). „Aukin skilvirkni OER bætir við kostnaðarhagkvæmni PEMWE ferlisins og bætir þannig heildarafköst þess. Þessi árangur gæti gjörbylta markaðssetningu PEMWE og flýtt fyrir notkun þess sem almennrar vetnisframleiðsluaðferðar,“ bendir bjartsýnn prófessor Park á.

Í heildina færir þessi þróun okkur nær því að ná sjálfbærum lausnum fyrir vetnisorkuflutninga og þar með kolefnishlutleysi.
Um Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) er rannsóknarháskóli staðsettur í Gwangju í Suður-Kóreu. GIST var stofnaður árið 1993 og hefur orðið einn virtasti skólinn í Suður-Kóreu. Háskólinn leggur áherslu á að skapa sterkt rannsóknarumhverfi sem stuðlar að þróun vísinda og tækni og stuðlar að samstarfi milli alþjóðlegra og innlendra rannsóknarverkefna. Með kjörorðinu „Stoltur mótandi vísinda og tækni framtíðarinnar“ er GIST stöðugt raðað meðal efstu háskóla í Suður-Kóreu.
Um höfundana Dr. Changho Park hefur verið prófessor við Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) frá ágúst 2016. Áður en hann gekk til liðs við GIST starfaði hann sem varaforseti Samsung SDI og lauk meistaragráðu frá Samsung Electronics SAIT. Hann lauk BA-, MA- og doktorsgráðum frá efnafræðideild Kóreu Institute of Science and Technology árin 1990, 1992 og 1995, talið í sömu röð. Núverandi rannsóknir hans beinast að þróun hvataefna fyrir himnu-rafskautasamstæður í eldsneytisfrumum og rafgreiningu með nanóuppbyggðum kolefnis- og blandaðum málmoxíðburðarefnum. Hann hefur gefið út 126 vísindagreinar og fengið 227 einkaleyfi á sínu sviði.
Dr. Chaekyong Baik er rannsakandi við Kóresku vísinda- og tæknistofnunina (KIST). Hann tekur þátt í þróun PEMWE OER og MEA hvata, með áherslu á hvata og tæki fyrir ammoníakoxunarviðbrögð. Áður en Chaekyung Baik hóf störf hjá KIST árið 2023 lauk hann doktorsprófi í orkusamþættingu frá Gwangju vísinda- og tæknistofnuninni.
Mesóporós iríð nanóbygging, studd af rafeindaríku Ta2O5, getur aukið virkni og stöðugleika súrefnismyndunarviðbragða.
Höfundarnir lýsa því yfir að þeir hafi engin þekkt hagsmunaárekstra eða persónuleg tengsl sem hefðu getað haft áhrif á verkið sem kynnt er í þessari grein.
Fyrirvari: AAAS og EurekAlert! bera ekki ábyrgð á nákvæmni fréttatilkynninga sem birtar eru á EurekAlert! Notkun upplýsinga af hálfu þátttökusamtaka eða í gegnum EurekAlert kerfið.

Ef þú vilt fá frekari upplýsingar, vinsamlegast sendu mér tölvupóst.
Netfang:
info@pulisichem.cn
Sími:
+86-533-3149598