by Ayon Karmakar

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Qrafik xülasə. Kredit: ACS Applied Energy Materials (2025). DOI: 10.1021/acsaem.5c02641

Su elektrolizi yolu ilə təmiz hidrogen istehsalı emissiyasız və dayanıqlı enerji texnologiyalarına doğru perspektivli bir yoldur. Bununla belə, onun səmərəliliyi hələ də kinetik cəhətdən ləng oksigen ayrılması reaksiyası (OER) ilə məhdudlaşır. Bu reaksiya yüksək potensial enerji girişi tələb edir və yüksək oksidləşdirici şəraitdə işləyir ki, bu da tez-tez katalitik aktivlik və uzunmüddətli sabitlik arasında güzəştə getməyə məcbur edir.

ACS Applied Energy Materials jurnalında dərc olunmuş bu yaxınlardakı işimizdə , bu uzun müddətdir mövcud olan məhdudiyyətin nadir nəcib metallara (iridium və ya rutenium) və ya mürəkkəb nanostrukturlaşdırma strategiyalarına əsaslanmaq əvəzinə katalizator dizaynı ilə həll edilə biləcəyini araşdırmağa çalışdıq.

Bu tədqiqatda biz qələvi OER üçün nisbətən az tədqiq edilmiş oksid materialları olan nikel kobalt volframlarına diqqət yetirdik . Tam kristal və ya tam amorf fazaları izləmək əvəzinə, qəsdən yarımkristal bərk məhlul strukturu yaratdıq. Bu ara struktur vəziyyəti kritik oldu, çünki kristal fazaların struktur möhkəmliyini tez-tez nizamsız amorf fazalarla əlaqəli aktiv sahələrin yüksək sıxlığı ilə birləşdirir.

Kobalt volfram qəfəsinə qismən nikel əlavə etməklə , elektron quruluşu və məsaməliyi sistematik şəkildə tənzimləyə bildik. Qələvi elektrolitdə elektrokimyəvi ölçmələr göstərdi ki, bu qarışıq metal, yarımkristal katalizator uzunmüddətli sınaqlar zamanı güclü əməliyyat stabilliyini qoruyarkən daha yüksək OER aktivliyi təmin edir.

Əhəmiyyətli olan odur ki, performans artımları yalnız səth sahəsi ilə deyil, həm də təkmilləşdirilmiş yük ötürmə xüsusiyyətləri və katalizator səthində daha əlverişli reaksiya enerjisi ilə təmin edilmişdir.

Bu işin digər əsas aspekti miqyaslanma və təkrar istehsal olunmadır. Katalizator, praktik elektroliz tətbiqləri üçün nəzərdə tutulmuş hər hansı bir material üçün vacib olan sadə və təkrar istehsal oluna bilən hazırlama metodundan istifadə edərək qram miqyasında sintez edilmişdir . Bu, sistemi miqyaslanması çətin olan mürəkkəb sintez yollarına əsaslanan bir çox yüksək performanslı laboratoriya katalizatorlarından fərqləndirir.

Daha geniş perspektivdən baxdıqda, bu iş idarə olunan yarımkristallıq və bərk məhlul kimyasının elektrokatalizatorlar üçün effektiv dizayn prinsipləri kimi necə istifadə edilə biləcəyini vurğulayır. Nəticələr göstərir ki, struktur pozğunluğunu çatışmazlıq kimi qəbul etmək əvəzinə, ondan eyni vaxtda əldə etmək çox vaxt çətin olan iki xüsusiyyət olan aktivlik və davamlılığı balanslaşdırmaq üçün strateji cəhətdən istifadə etmək olar.

Bu tədqiqat qiymətli metal katalizatorlarına alternativ kimi yarımkristal və qarışıq metal oksid sistemlərinin daha da araşdırılmasını təşviq edəcək. Yer kürəsində zəngin elementlərə və miqyaslana bilən sintezə əsaslanaraq, bu cür materiallar səmərəli və iqtisadi cəhətdən sərfəli elektrolitik təmiz hidrogen istehsalının inkişafında mühüm rol oynaya bilər.

Bu hekayə , tədqiqatçıların dərc olunmuş tədqiqat məqalələrindən əldə etdikləri nəticələri bildirə biləcəyi Science X Dialog -un bir hissəsidir . Science X Dialog haqqında məlumat və necə iştirak etmək barədə məlumat üçün bu səhifəyə daxil olun .

Əlavə məlumat: Ayon Karmakar və digərləri, Qələvi mühitdə elektrokatalitik oksigen təkamülü aktivliyinin artırılması üçün yarı kristal nikel kobalt volfram bərk məhlulu, ACS Tətbiqi Enerji Materialları (2025). DOI: 10.1021/acsaem.5c02641

Jurnal məlumatları: ACS Tətbiqi Enerji Materialları 

Dr. Ayon Karmakar, yanacaq elementləri və elektrolizatorlar üçün elektrokatalizatorların hazırlanması və elektrokimyəvi mühəndislik üzərində çalışan Kaliforniya Universitetində doktoranturadan sonrakı təqaüdçüdür. O, Hindistanın Xaraqpur şəhərindəki Hindistan Texnologiya İnstitutunda (İTİ) kimya üzrə doktorluq dərəcəsi almış və o vaxtdan bəri elektrokataliz üzrə doktoranturadan sonrakı tədqiqatlarını davam etdirir.

Daha ətraflı araşdırın

Dəniz suyundan davamlı hidrogen istehsalı üçün hazırlanmış xloridlərə davamlı Ru nanokatalizatorları