Mezopor tantal oksidine ýerleşdirilen ýörite dizaýn edilen iridiý nanostrukturalary geçirijiligi, katalitik işjeňligi we uzak möhletli durnuklylygy ýokarlandyrýar.
Surat: Günorta Koreýadaky we ABŞ-daky ylmy işgärler wodorod öndürmek üçin proton alyş-çalyş membranasy bilen suwuň tygşytly elektrolizini ýeňilleşdirmek üçin kislorodyň bölünip çykmagynyň reaksiýa işjeňligini ýokarlandyrýan täze iridiý katalizatoryny işläp düzdüler. has giňişleýin öwreniň
Dünýäniň energiýa zerurlyklary artmagyny dowam etdirýär. Daşalyp bolýan wodorod energiýasy arassa we durnukly energiýa çözgütlerini gözlemekde uly wada berýär. Şu nukdaýnazardan, artykmaç elektrik energiýasyny suw elektrolizi arkaly daşalyp bolýan wodorod energiýasyna öwürýän proton alyş-çalyş membranaly suw elektrolizatorlary (PEMWE) uly gyzyklanma döretdi. Şeýle-de bolsa, elektroliziň möhüm bölegi bolan kislorod bölünip çykma reaksiýasynyň (OER) haýal tizligi we iridiý (Ir) we ruteniý oksidi ýaly gymmat metal oksid katalizatorlarynyň elektrodlara köp ýüklenmegi sebäpli wodorod önümçiliginde onuň giň möçberli ulanylyşy çäkli bolmagynda galýar. Şonuň üçin PEMWE-niň giňden ulanylmagy üçin tygşytly we ýokary öndürijilikli OER katalizatorlaryny işläp düzmek zerurdyr.

Ýakynda Günorta Koreýanyň Gwangju Ylym we Tehnologiýa Institutyndan professor Çanho Parkyň ýolbaşçylygyndaky koreý-amerikan ylmy-barlag topary PEM suwunyň netijeli elektrolizini gazanmak üçin gowulandyrylan formik kislotanyň reduksiýa usuly arkaly mezoporoz tantal oksidine (Ta2O5) esaslanýan täze iridiý nanostrukturaly katalizator işläp düzdi. Olaryň ylmy-barlag işleri 2023-nji ýylyň 20-nji maýynda internetde çap edildi we 2023-nji ýylyň 15-nji awgustynda "Power Sources Journal" žurnalynyň 575-nji tomunda çap ediler. Bu ylmy-barlag işiniň awtory Koreýa Ylym we Tehnologiýa Institutynyň (KIST) ylmy işgäri doktor Çaekýong Baýk boldy.
“Elektron baý Ir nanostrukturasy ýumşak şablon usuly bilen taýýarlanan durnukly mezo gözenekli Ta2O5 substratynda etilendiamin töweregindäki proses bilen birleşdirilen ýagdaýda deň derejede ýaýraýar, bu bolsa bir PEMWE batareýasynyň Ir mukdaryny 0,3 mg sm-2-e çenli netijeli azaldýar” diýip, professor Park düşündirdi. Ir/Ta2O5 katalizatorynyň innowasion dizaýnynyň diňe bir Ir ulanylyşyny gowulandyrman, eýsem has ýokary geçirijilige we has uly elektrohimiki işjeň ýüz meýdanyna eýedigini bellemek möhümdir.
Mundan başga-da, rentgen fotoelektron we rentgen siňdiriş spektroskopiýasy Ir we Ta arasyndaky güýçli metal goldaw özara täsirlerini ýüze çykarýar, dykyzlyk funksional teoriýasynyň hasaplamalary bolsa Ta-dan Ir-e zarýad geçişini görkezýär, bu bolsa O we OH ýaly adsorbatlaryň güýçli baglanyşyna sebäp bolýar we OOP oksidlenme prosesinde Ir(III) gatnaşygyny saklaýar. Bu bolsa öz gezeginde IrO2 üçin 0,48 V bilen deňeşdirilende 0,385 V pes artykmaç naprýaženiýeli Ir/Ta2O5 işjeňliginiň ýokarlanmagyna getirýär.
Topar şeýle hem katalizatoryň ýokary OER işjeňligini tejribe arkaly görkezdi, jenap Blek üçin 10 mA sm-2-de 288 ± 3.9 mV artykmaç naprýaženiýeni we 1.55 V-da degişli gymmata çenli 876.1 ± 125.1 A g-1 ep-esli ýokary Ir massa işjeňligini synlady. Aslynda, Ir/Ta2O5 ajaýyp OER işjeňligini we durnuklylygyny görkezýär, bu bolsa membrana-elektrod toplumynyň 120 sagatdan gowrak bir öýjükli işlemegi bilen has-da tassyklanyldy.
Teklip edilýän usulyň ýük derejesini Ir azaltmak we OER-iň netijeliligini ýokarlandyrmak ýaly iki artykmaçlygy bar. “OER-iň netijeliliginiň ýokarlanmagy PEMWE prosesiniň çykdajy netijeliliginiň üstüni ýetirýär we şonuň bilen onuň umumy işini gowulandyrýar. Bu üstünlik PEMWE-niň täjirçilikleşdirilmeginde rewolýusiýa döredip, onuň esasy wodorod öndürmek usuly hökmünde kabul edilmegini çaltlaşdyryp biler” diýip, optimistik professor Park aýdýar.

Umuman alanyňda, bu ösüş bizi durnukly wodorod energiýasyny daşamak çözgütlerine ýetmäge we şeýlelik bilen uglerod neýtral derejesine ýetmäge ýakynlaşdyrýar.
Gwangju Ylym we Tehnologiýa Instituty (GIST) barada Gwangju Ylym we Tehnologiýa Instituty (GIST) Günorta Koreýanyň Gwangju şäherinde ýerleşýän ylmy-barlag uniwersitetidir. GIST 1993-nji ýylda esaslandyryldy we Günorta Koreýanyň iň abraýly mekdepleriniň birine öwrüldi. Uniwersitet ylmyň we tehnologiýanyň ösüşine ýardam berýän we halkara we ýerli ylmy-barlag taslamalarynyň arasyndaky hyzmatdaşlygy ösdürýän güýçli ylmy-barlag gurşawyny döretmäge borçlanýar. "Geljegiň Ylym we Tehnologiýasynyň Buýsançly Kesgitleýjisi" şygara eýerýän GIST Günorta Koreýanyň iň ýokary derejeli uniwersitetleriniň arasynda yzygiderli orun alýar.
Awtorlar barada Doktor Çanho Park 2016-njy ýylyň awgust aýyndan bäri Gwangju Ylym we Tehnologiýa Institutynda (GIST) professor bolup işleýär. GIST-e goşulmazdan öň, ol Samsung SDI-niň wise-prezidenti bolup işledi we Samsung Electronics SAIT-den magistr derejesini aldy. Ol degişlilikde 1990, 1992 we 1995-nji ýyllarda Koreýanyň Ylym we Tehnologiýa Institutynyň Himiýa bölüminde bakalawr, magistr we doktorlyk derejelerini aldy. Onuň häzirki ylmy işleri ýangyç öýjüklerinde membran elektrod toplumlary üçin katalitik materiallary işläp düzmek we nanostrukturaly uglerod we garyşyk metal oksid daýançlaryny ulanyp elektroliz etmek bilen meşgullanmaga gönükdirilendir. Ol öz hünär ugry boýunça 126 ylmy makala çap etdi we 227 patent aldy.
Doktor Çaekýong Baýk Koreýanyň Ylym we Tehnologiýa Institutynda (KIST) ylmy işgär. Ol häzirki wagtda katalizatorlara we ammiak oksidlenme reaksiýalary üçin enjamlara ünsi jemläp, PEMWE OER we MEA katalizatorlarynyň işlenip düzülmegine gatnaşýar. 2023-nji ýylda KIST-e goşulmazdan öň, Çaekýong Baýk Kwanju Ylym we Tehnologiýa Institutynda Energiýa integrasiýasy boýunça doktorlyk derejesini aldy.
Elektrona baý Ta2O5 tarapyndan goldanylýan mezopor irid nanostruktura kislorodyň bölünip çykmagynyň reaksiýasynyň işjeňligini we durnuklylygyny ýokarlandyryp biler.
Awtorlar bu makalada görkezilen işe täsir edip biljek belli bir bäsdeş maliýe bähbitleriniň ýa-da şahsy gatnaşyklaryň ýokdugyny yglan edýärler.
Jogapkärçilikden boýun gaçyrmak: AAAS we EurekAlert! EurekAlert-de çap edilen metbugat beýanatlarynyň dogrulygy üçin jogapkärçilik çekmeýär! Gatnaşyjy gurama tarapyndan ýa-da EurekAlert ulgamy arkaly maglumatlaryň islendik ulanylyşy.

Has köp maglumat almak isleseňiz, maňa e-poçta ibermegiňizi haýyş edýärin.
E-poçta：
info@pulisichem.cn
Tel:
+86-533-3149598