Мезопороз тантал исэл дээр хуримтлагдсан тусгайлан бүтээсэн иридийн нано бүтэц нь цахилгаан дамжуулах чанар, каталитик идэвхжил болон урт хугацааны тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлдэг.
Зураг: Өмнөд Солонгос болон АНУ-ын судлаачид устөрөгч үйлдвэрлэхийн тулд протон солилцооны мембран ашиглан усны электролизийг зардал багатай болгох зорилгоор хүчилтөрөгчийн ялгаралтын урвалын идэвхжил нэмэгдсэн шинэ иридийн катализатор боловсруулжээ. Дэлгэрэнгүй мэдээлэл авах
Дэлхийн эрчим хүчний хэрэгцээ өсөн нэмэгдэж байна. Тээвэрлэх боломжтой устөрөгчийн энерги нь цэвэр, тогтвортой эрчим хүчний шийдлүүдийг эрэлхийлэхэд бидний хувьд маш их ирээдүйтэй. Үүнтэй холбогдуулан илүүдэл цахилгаан энергийг усны электролизоор дамжуулан тээвэрлэх боломжтой устөрөгчийн энерги болгон хувиргадаг протон солилцооны мембраны усны электролизерүүд (PEMWE) нь олны сонирхлыг татсан. Гэсэн хэдий ч электролизийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг болох хүчилтөрөгчийн ялгаралтын урвалын (OER) удаан хурдтай, иридиум (Ir), рутений исэл зэрэг үнэтэй металлын исэл катализаторуудыг электродуудад өндөр ачаалалтай оруулдаг тул устөрөгчийн үйлдвэрлэлд өргөн хүрээнд хэрэглэх нь хязгаарлагдмал хэвээр байна. Тиймээс PEMWE-г өргөн хүрээнд хэрэглэхийн тулд зардал багатай, өндөр хүчин чадалтай OER катализаторуудыг боловсруулах шаардлагатай байна.

Саяхан Өмнөд Солонгосын Кванжу Шинжлэх Ухаан Технологийн Хүрээлэнгийн профессор Чанхо Паркийн удирдсан Солонгос-Америкийн судалгааны баг PEM усны үр ашигтай электролизийг бий болгохын тулд сайжруулсан шоргоолжны хүчлийн бууралтын аргаар мезопороз тантал исэл (Ta2O5) дээр суурилсан шинэ иридийн нано бүтэцтэй катализатор боловсруулсан. Тэдний судалгаа 2023 оны 5-р сарын 20-нд онлайн хэлбэрээр нийтлэгдсэн бөгөөд 2023 оны 8-р сарын 15-нд Эрчим хүчний эх үүсвэрийн сэтгүүлийн 575-р ботид нийтлэгдэх болно. Судалгааг Солонгосын Шинжлэх Ухаан Технологийн Хүрээлэнгийн (KIST) судлаач доктор Чаекён Байк хамтран бичсэн.
"Электроноор баялаг Ir нано бүтэц нь зөөлөн загварын аргаар бэлтгэсэн тогтвортой мезосүвэрхэг Ta2O5 суурь дээр этилендиаминыг тойрсон процесстой хослуулан жигд тархдаг бөгөөд энэ нь нэг PEMWE батерейны Ir агууламжийг 0.3 мг см-2 хүртэл үр дүнтэй бууруулдаг" гэж профессор Парк тайлбарлав. Ir/Ta2O5 катализаторын шинэлэг дизайн нь Ir ашиглалтыг сайжруулаад зогсохгүй өндөр дамжуулах чадвар, электрохимийн идэвхтэй гадаргуугийн талбайг нэмэгдүүлдэг гэдгийг тэмдэглэх нь чухал юм.
Үүнээс гадна, рентген фотоэлектрон ба рентген шингээлтийн спектроскопи нь Ir ба Ta хоёрын хоорондох хүчтэй металл тулгуурын харилцан үйлчлэлийг илрүүлдэг бол нягтралын функциональ онолын тооцоолол нь Ta-аас Ir руу цэнэгийн шилжилтийг харуулж байгаа бөгөөд энэ нь O ба OH зэрэг адсорбатуудыг хүчтэй холбож, OOP исэлдэлтийн процессын үед Ir(III) харьцааг хадгалдаг. Энэ нь эргээд Ir/Ta2O5-ийн идэвхжил нэмэгдэхэд хүргэдэг бөгөөд энэ нь IrO2-ийн 0.48 В-той харьцуулахад 0.385 В-ийн хэт хүчдэл багатай байдаг.
Мөн баг нь катализаторын өндөр OER идэвхжилийг туршилтаар харуулсан бөгөөд ноён Блэкийн хувьд 10 мА см-2-т 288 ± 3.9 мВ хэт хүчдэл, харгалзах утгад 1.55 В-т 876.1 ± 125.1 А g-1 гэсэн мэдэгдэхүйц өндөр Ir массын идэвхжил ажиглагдсан. Үнэндээ Ir/Ta2O5 нь маш сайн OER идэвхжил, тогтвортой байдлыг харуулдаг бөгөөд үүнийг мембран-электродын угсралтын 120 гаруй цагийн нэг эсийн ажиллагаа баталгаажуулсан.
Санал болгож буй арга нь ачааллын түвшинг Ir бууруулах, OER-ийн үр ашгийг нэмэгдүүлэх давхар давуу талтай. “OER-ийн үр ашгийг нэмэгдүүлэх нь PEMWE процессын өртгийн үр ашгийг нөхөж, улмаар түүний нийт гүйцэтгэлийг сайжруулдаг. Энэхүү ололт амжилт нь PEMWE-ийн арилжааны хэлбэрийг өөрчилж, устөрөгчийн үйлдвэрлэлийн гол арга болгон нэвтрүүлэхийг хурдасгаж чадна” гэж өөдрөг үзэлтэй профессор Парк санал болгож байна.

Ерөнхийдөө энэхүү хөгжил нь биднийг устөрөгчийн эрчим хүчний тээвэрлэлтийн тогтвортой шийдлүүдийг бий болгоход ойртуулж, улмаар нүүрстөрөгчийн саармаг статуст хүрэхэд хүргэж байна.
Кванжу Шинжлэх Ухаан Технологийн Хүрээлэн (GIST)-ийн тухай Кванжу Шинжлэх Ухаан Технологийн Хүрээлэн (GIST) нь Өмнөд Солонгосын Кванжу хотод байрладаг судалгааны их сургууль юм. GIST нь 1993 онд байгуулагдсан бөгөөд Өмнөд Солонгосын хамгийн нэр хүндтэй сургуулиудын нэг болсон. Тус их сургууль нь шинжлэх ухаан, технологийн хөгжлийг дэмжих, олон улсын болон дотоодын судалгааны төслүүдийн хамтын ажиллагааг дэмжих хүчтэй судалгааны орчныг бүрдүүлэхэд чиглэгддэг. "Ирээдүйн шинжлэх ухаан, технологийн бахархалтай бүтээгч" уриаг баримталдаг GIST нь Өмнөд Солонгосын шилдэг их сургуулиудын тоонд тогтмол багтдаг.
Зохиогчдын тухай Доктор Чанхо Парк нь 2016 оны 8-р сараас хойш Кванжу Шинжлэх Ухаан Технологийн Хүрээлэн (GIST)-д профессороор ажиллаж байна. GIST-д элсэхээсээ өмнө тэрээр Samsung SDI-ийн дэд ерөнхийлөгчөөр ажиллаж байсан бөгөөд Samsung Electronics SAIT-ээс магистрын зэрэг хамгаалсан. Тэрээр 1990, 1992, 1995 онд Солонгосын Шинжлэх Ухаан Технологийн Хүрээлэнгийн Химийн тэнхимд бакалавр, магистр, докторын зэрэг хамгаалсан. Түүний одоогийн судалгаа нь түлшний элементийн мембран электродын угсралтад зориулсан каталитик материал боловсруулах, нано бүтэцтэй нүүрстөрөгч болон холимог металл оксидын тулгуур ашиглан электролиз хийхэд чиглэгддэг. Тэрээр өөрийн мэргэжлийн чиглэлээр 126 эрдэм шинжилгээний өгүүлэл хэвлүүлж, 227 патент авсан.
Доктор Чаекён Байк нь Солонгосын Шинжлэх Ухаан Технологийн Хүрээлэнгийн (KIST) судлаач юм. Тэрээр PEMWE OER болон MEA катализаторуудыг боловсруулахад оролцдог бөгөөд одоогоор катализатор болон аммиакийн исэлдэлтийн урвалын төхөөрөмжүүдэд анхаарлаа хандуулдаг. Чаекён Байк 2023 онд KIST-д элсэхээсээ өмнө Кванжугийн Шинжлэх Ухаан Технологийн Хүрээлэнгээс Эрчим Хүчний Интеграцийн чиглэлээр докторын зэрэг хамгаалсан.
Электроноор баялаг Ta2O5-аар дэмжигдсэн мезосүвэрхэг иридийн нано бүтэц нь хүчилтөрөгчийн ялгарлын урвалын идэвхжил болон тогтвортой байдлыг сайжруулж чадна.
Зохиогчид энэхүү нийтлэлд танилцуулсан бүтээлд нөлөөлж болох санхүүгийн өрсөлдөөнт ашиг сонирхол эсвэл хувийн харилцаа холбоогүй гэж мэдэгдэж байна.
Анхааруулга: AAAS болон EurekAlert! нь EurekAlert дээр нийтлэгдсэн хэвлэлийн мэдээний үнэн зөв байдалд хариуцлага хүлээхгүй! Оролцогч байгууллага эсвэл EurekAlert системээр дамжуулан мэдээллийг ашиглах аливаа үйлдэл.

Хэрэв та илүү ихийг мэдэхийг хүсвэл надад имэйл илгээнэ үү.
И-мэйл：
info@pulisichem.cn
Утас:
+86-533-3149598