Massaçusets Amherst Universiteti tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Fe-Ni nanostrukturlarının sintez prosesi. Kredit: Kimya Elmi (2026). DOI: 10.1039/d5sc05330g

Əlverişli qiymətə, yaşıl enerji istehsalı uzun müddətdir ki, ağır sənaye, uzunmüddətli enerji saxlama və nəqliyyat kimi elektrikləşdirilməsi çətin olan sektorların dekarbonizasiyasını sürətləndirmək üçün bir vasitə kimi təşviq edilir. Belə dekarbonizasiya istixana qazı tullantılarını azaldacaq, eyni zamanda enerji təhlükəsizliyini və iqtisadi dayanıqlığı gücləndirəcək.

Lakin, həqiqətən də əlverişli qiymətə istehsala mane olan maneələr hələ də mövcuddur. Hidrogen istehsalına gəldikdə, miqyaslanmanın artması, yüksək yüklənmələrdə metal klasterləşməsini dəqiq idarə etməkdə çətinlik çəkən ənənəvi üsullar səbəbindən qismən yavaşlamışdır – bu da katalizatorun səmərəliliyini məhdudlaşdırır və material və enerji xərclərini artırır.

Bu, tezliklə dəyişəcək. Doktoranturadan sonrakı tədqiqatçı Dipankar Saha və Təbiət Elmləri Kollecinin Polimer Elmi və Mühəndisliyi şöbəsinin professoru Ceyms Uotkinsin birgə müəllifliyi ilə aparılan yeni tədqiqat, daha əlverişli su parçalayıcı sistemlərin yerləşdirilməsini sürətləndirə və genişmiqyaslı, davamlı yanacaq istehsalına təkan verə biləcək aşağı qiymətli, enerjiyə qənaət edən katalizatoru ortaya qoyur. Əsər Chemical Science jurnalında dərc olunub .

Saha izah edir ki, “Tədqiqatımız , dəmir-nikel (Fe-Ni) metal atomlarını karbon matrisi daxilində optimal məsafəli ansambllara bağlayan və laboratoriya miqyaslı elektrokimyadan real membran elektrod yığımı (MEA) cihazlarına qədər problemsiz işləyən ucuz, miqyaslı, qiymətsiz oksigen təkamül katalizatoru yaradan saniyə miqyaslı, tək qazanlı sintezi təsvir edir”.

“Bu katalizator, qələvi su elektrolizatorlarında anod kimi fəaliyyət göstərərək praktik hidrogen istehsalına imkan verir. Burada struktur, sürət və metal-metal sinerjisi vahid platformada performans, davamlılıq və miqyaslanma təmin etmək üçün birlikdə hazırlanır.”

Belə bir katalizator tərəfindən təmin edilən hidrogen istehsalı üçün bir neçə dərhal, real həyatda tətbiq mövcuddur:

Birlik üçün ictimai rifah: Miqyaslı, ucuz qiymətə, sürətli sintez metodu qabaqcıl enerji materiallarının yerli istehsalına imkan verir və Massaçusetsdə enerji müstəqilliyini və texnoloji suverenliyi gücləndirir. Təmiz texnologiya innovasiyası, işçi qüvvəsinin təlimi və sənaye tərcüməsi vasitəsilə iqtisadi inkişafı dəstəkləyir. Yaşıl hidrogen və davamlı enerji sistemlərini daha davamlı hala gətirməklə, həm regional, həm də milli səviyyədə icmalara fayda verərək ictimai infrastruktur, ətraf mühitin qorunması və uzunmüddətli enerji təhlükəsizliyinə töhfə verir.

Daha geniş cəmiyyət: Yer kürəsində bol metallardan hazırlanmış yüksək performanslı, platin olmayan su parçalayan katalizatorları təmin etməklə , bu iş təmiz hidrogenə və dayanıqlı yanacaqlara keçidi birbaşa dəstəkləyir. Bu, xərc maneələrini azaldır, enerji səmərəliliyini artırır və yaşıl enerji texnologiyalarının tətbiqini sürətləndirir. Nəticə təmiz enerji infrastrukturuna daha geniş çıxış, karbon emissiyalarının azaldılması və ətraf mühitin sağlamlığı və iqlim dəyişikliyinə davamlılıq üçün uzunmüddətli faydalardır.

Elm: Bu iş, atom miqyasında metal-metal yaxınlığını dəqiq idarə edən bir sintez təqdim etməklə elektrokatalizatorların necə dizayn edildiyini və istehsal olunduğunu dəyişdirir. Bu iş, ənənəvi tək atomlu və ya nanohissəcik strategiyalarından kənara çıxır və sinergetik metal qarşılıqlı təsirlərinin (Fe-Ni) qəsdən hazırlandığı yeni bir ansambl əsaslı katalizator dizayn paradiqması yaradır. Bu, elektrokatalizdə struktur-aktivlik münasibətlərinin fundamental anlayışını inkişaf etdirir və tək bir material kəşfi üçün deyil, rasional katalizator dizaynı üçün genişlənə bilən bir platforma təmin edir.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Bu əsər həmçinin yeni bir elmi töhfə təqdim edir: oksigen təkamülü reaksiyası (OER) katalizində Fe-Ni sinergiyası yaxşı məlum olsa da, bu iş bu sinergiyanın necə və harada struktur olaraq təşkil edilməli olduğunu ortaya qoyur, bir neçə atom təbəqəsi daxilində səthə yaxın Fe-nin nikel oksihidroksid (NiOOH) aktivliyini tənzimlədiyini və yüksək metal yüklənməsində Fe-Ni ansambllarının (tək atomlar, klasterlər və ərinti nanopartikülləri) nəzarətli şəkildə əmələ gəlməsinə imkan verən saniyə miqyaslı fototermal sintez təqdim edir və rasional, ansambl əsaslı katalizator dizaynına genişlənən bir yol təqdim edir.

Bundan əlavə, bu tədqiqat həm fundamental anlayışlar, həm də praktik həllər təqdim edir. Saha deyir ki, “Fundamental səviyyədə biz Fe-Ni metal ansambllarının atom miqyasında necə qarşılıqlı təsir göstərdiyini və karbon matrisindəki interfeyslərin elektrokatalitik reaksiyaları necə idarə etdiyini aşkar etdik və bu da struktur-aktivlik əlaqələrini dərindən anlamağa imkan verdi”.

“Daha sonra bu anlayışları işləyən bir cihaza çevirdik, katalizatorları hidrogen istehsalı üçün MEA sistemlərinə inteqrasiya etdik və bu yaxınlarda ammonyakla azot reduksiya reaksiyaları (NRR) üzərində perspektivli təcrübələr apardıq. Bu, yanaşmamızın yalnız akademik deyil, həm də sistem səviyyəsində miqyaslı və təsirli olduğunu göstərdi. Bu iş atom miqyaslı materialların dizaynını real elektrokimyəvi cihazlarla əlaqələndirir və fundamental elmin praktik və davamlı enerji həllərinə birbaşa rəhbərlik edə biləcəyini nümayiş etdirir.”

İrəliyə baxaraq

Bu tədqiqatın nəticələri təmiz enerji istehsalında maraqlı irəliləyişlərə səbəb ola bilər. Saha iddia edir ki, “Bu tədqiqat təmiz hidrogen, oksigen və ammonyak istehsalını təmin edən Fe-Ni metal ansamblları yaratmaq üçün sürətli və miqyaslı bir üsul təqdim edir, eyni zamanda alimlərə davamlı enerji və kimyəvi tətbiqlər üçün çoxmetal katalizatorlarda atom miqyaslı sinerjini öyrənmək üçün bir platforma təqdim edir”.

“Qısacası, dəmir və nikelin suyu təmiz enerji yanacağına çevirmək üçün bir komanda kimi birlikdə işləməsi üçün sürətli və ucuz bir yol tapdıq. Bu, gələcək üçün daha təmiz enerji istehsalına və çirklənmənin azaldılmasına kömək edə bilər.”

Bu tədqiqat Təbiət Elmləri Kollecinin Polimer Elmi və Mühəndisliyi Departamenti, Riccio Mühəndislik Kollecinin Kimya və Biomolekulyar Mühəndislik Departamenti (Nik Vu, Zhu (Klark) Çen və Penq Bai ilə birlikdə), Avstraliyadakı Yeni Cənubi Uels Universiteti (Riçard Tilli ilə birlikdə), Kanada Elektron Mikroskopiya Mərkəzi və Tayvandakı Milli Sinxrotron Tədqiqat Mərkəzi arasında beynəlxalq əməkdaşlığın nəticəsidir.

Nəşr detalları

Dipankar Saha və b., Xüsusi metal-metal aktiv mərkəzləri olan məsaməli turbostratik karbon üzərində Fe-Ni nanostrukturları ilə qələvi elektrokatalitik suyun oksidləşməsi, Kimya Elmi (2026). DOI: 10.1039/d5sc05330g

Jurnal məlumatları: Kimya Elmi 

Massaçusets Amherst Universiteti tərəfindən təmin edilir