Elektrolizatorlar elektrikdən istifadə edərək və elektroliz kimi tanınan bir proses vasitəsilə suyu hidrogen və oksigenə ayıra bilən cihazlardır. Gələcəkdə bu cihazlar sudan hidrogen qazı istehsal etməyə kömək edə bilər ki, bu da geniş tətbiqlər üçün dəyərlidir və həmçinin yanacaq elementlərini gücləndirmək və enerji sistemlərini karbonsuzlaşdırmaq üçün istifadə edilə bilər.

Suyun elektroliz prosesinin əsasını hidrogen təkamül reaksiyaları (HERs) kimi tanınan elektrokimyəvi reaksiyalar təşkil edir. Əsas (yəni qələvi) şəraitdə bu reaksiyalar ləng gedir və bu da öz növbəsində elektrolizatorların işinə mane olur.

Son illərdə enerji tədqiqatçıları yeni elektrod-sulu interfeyslər dizayn etməyə və ya HER-ləri sürətləndirə və beləliklə elektrolizatorların hidrogen istehsal etmək qabiliyyətini artıra biləcək yeni katalizatorları müəyyən etməyə çalışırlar . Bu günə qədər ən çox istifadə edilən HER katalizatorlarından biri platindir, lakin onun performansı hidrogen bağlanması kimi tanınan proseslə məhdudlaşır. Bu proses hidrogen atomlarının onun səthinə güclü yapışmasını tələb edir ki, bu da reaksiya sahələrini blok edə və HER-ləri ləngidə bilər.

Pekin Universitetinin, Pekin Milli Molekulyar Elmlər Laboratoriyasının və Çindəki digər institutların tədqiqatçıları bu yaxınlarda platin elektrokatalizatorlarında HER-ləri sürətləndirən yeni molekulyar mühəndislik strategiyasını təqdim etdilər. Nature Energy -də dərc olunan məqalədə qeyd olunan bu strategiya üzvi üst qatların (yəni, elektrodların səthinə yapışan nazik molekulyar örtüklər) tətbiqini nəzərdə tutur.

Kaiyue Zhao, Ningyao Xiang və onların həmkarları öz məqalələrində yazırdılar: “HƏR-i sürətləndirmək üçün elektrodların səthindəki dəyişikliklərdən istifadə edilmişdir, lakin effektiv rəhbər prinsiplər yoxdur”. “Biz Pt elektrodlarında üzvi örtük tətbiq etməklə qələvi mühitdə HER-nin fəaliyyətini 50 dəfə artırmaq üçün molekulyar dizayn strategiyası qururuq.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1746075407&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-molecular-approach-boost-hydrogen-evolution.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM1LjAuNzA0OS4xMTUiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNS4wLjcwNDkuMTE1Il0sWyJOb3QtQS5CcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTM1LjAuNzA0OS4xMTUiXV0sMF0.&dt=1746075407901&bpp=1&bdt=61&idt=94&shv=r20250428&mjsv=m202504240101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1746075344%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1746075344%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1746075344%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=1796249381864&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2015&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95358863%2C95358865%2C31092097%2C95358976%2C95359091%2C31092056%2C95359121%2C31090357%2C95359476&oid=2&pvsid=2418281154240105&tmod=1114012305&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=97

Tədqiqatçıların yeni təklif etdiyi molekulyar mühəndislik strategiyası platin katalizatorlarının səthindəki qarşılıqlı təsirləri modullaşdırır, beləliklə, hidrogen atomlarının bağlanmasını zəiflədir və HER-ləri sürətləndirir. Onun potensialını və təsirlərini yoxlamaq üçün komanda bir sıra sınaqlar keçirdi, eyni zamanda onu membran elektrod montajı (MEA) konfiqurasiyaları ilə real elektrolizatorlara tətbiq etdi.

Zhao, Xiang və onların həmkarları yazırdı: “Biz görürük ki, üzvi adsorbatlar tərəfindən HER aktivliyinin artırılması onların Pt elektrodlarına bağlanma enerjiləri ilə əlaqələndirilir; bağlama enerjisi aromatik halqaların sayını və adsorbatların hidrofilliyini dəyişdirməklə tənzimlənə bilər”.

“Sıxlıq funksional nəzəriyyəsi hesablamaları göstərir ki, üst təbəqə d-zolağının mərkəzinin azalmasına gətirib çıxarıb və nəticədə zəifləmiş H adsorbsiyasına gətirib çıxarıb ki, bu da onun Pt üzərində həddən artıq bağlanmasını azaldıb. Vacib odur ki, biz 2,2′-bipirimidin örtüyünün Pt/C üzərində gücləndirici təsirini nümayiş etdiririk . səviyyə.”

İlkin təcrübələrdə, bu tədqiqatçılar qrupu tərəfindən hazırlanmış strategiyanın platin katalizatorları olan elektrolizatorlarda hidrogenin udulmasını zəiflətdiyi və HER sürətini sürətləndirdiyi müəyyən edildi. Gələcəkdə onların təklif olunan strategiyası platindən kənarda olan digər katalizatorlara da tətbiq oluna bilər ki, bu da elektrolizatorların inkişafına potensial töhfə verə və onların geniş miqyasda yerləşdirilməsini asanlaşdıra bilər.

Daha çox məlumat: Kaiyue Zhao et al, Platin elektrokatalizatorlarında hidrogen təkamülünü artırmaq üçün molekulyar dizayn strategiyası, Təbiət Enerjisi (2025). DOI: 10.1038/s41560-025-01754-4

Jurnal məlumatı: Təbiət Enerjisi 

© 2025 Science X Network