Struktur nano iridium yang direka khas yang dimendapkan pada tantalum oksida mesoporous meningkatkan kekonduksian, aktiviti pemangkin dan kestabilan jangka panjang.
Imej: Penyelidik di Korea Selatan dan AS telah membangunkan pemangkin iridium baharu dengan peningkatan aktiviti tindak balas evolusi oksigen untuk memudahkan elektrolisis air yang kos efektif dengan membran pertukaran proton untuk menghasilkan hidrogen. ketahui lebih lanjut
Keperluan tenaga dunia terus meningkat. Tenaga hidrogen yang boleh diangkut mempunyai potensi yang besar dalam pencarian kita untuk penyelesaian tenaga yang bersih dan lestari. Dalam hal ini, elektrolisis air membran pertukaran proton (PEMWE), yang menukar tenaga elektrik berlebihan kepada tenaga hidrogen yang boleh diangkut melalui elektrolisis air, telah menarik banyak minat. Walau bagaimanapun, aplikasi berskala besarnya dalam pengeluaran hidrogen masih terhad disebabkan oleh kadar tindak balas evolusi oksigen (OER) yang perlahan, komponen penting elektrolisis, dan pemuatan mangkin oksida logam yang mahal seperti iridium (Ir) dan rutenium oksida yang tinggi ke dalam elektrod adalah terhad. Oleh itu, pembangunan mangkin OER yang kos efektif dan berprestasi tinggi adalah perlu untuk aplikasi PEMWE yang meluas.

Baru-baru ini, sebuah pasukan penyelidikan Korea-Amerika yang diketuai oleh Profesor Changho Park dari Institut Sains dan Teknologi Gwangju di Korea Selatan telah membangunkan mangkin nanostruktur iridium baharu berdasarkan tantalum oksida mesoporous (Ta2O5) melalui kaedah pengurangan asid formik yang dipertingkatkan untuk mencapai elektrolisis air PEM yang cekap. Kajian mereka telah diterbitkan dalam talian pada 20 Mei 2023, dan akan diterbitkan dalam Jilid 575 Jurnal Sumber Kuasa pada 15 Ogos 2023. Kajian ini dikarang bersama oleh Dr. Chaekyong Baik, seorang penyelidik di Institut Sains dan Teknologi Korea (KIST).
“Nanostruktur Ir yang kaya dengan elektron tersebar secara seragam pada substrat Ta2O5 mesoporous yang stabil yang disediakan melalui kaedah templat lembut yang digabungkan dengan proses sekeliling etilenadiamina, yang berkesan mengurangkan kandungan Ir bateri PEMWE tunggal kepada 0.3 mg cm-2,” jelas Profesor Park. . Adalah penting untuk diperhatikan bahawa reka bentuk inovatif pemangkin Ir/Ta2O5 bukan sahaja meningkatkan penggunaan Ir, tetapi juga mempunyai kekonduksian yang lebih tinggi dan luas permukaan aktif elektrokimia yang lebih besar.
Selain itu, fotoelektron sinar-X dan spektroskopi penyerapan sinar-X mendedahkan interaksi sokongan logam yang kuat antara Ir dan Ta, manakala pengiraan teori fungsi ketumpatan menunjukkan pemindahan cas dari Ta ke Ir, yang menyebabkan pengikatan kuat penjerap seperti O dan OH, dan mengekalkan nisbah Ir(III) semasa proses pengoksidaan OOP. Ini seterusnya mengakibatkan peningkatan aktiviti Ir/Ta2O5, yang mempunyai voltan lampau yang lebih rendah iaitu 0.385 V berbanding 0.48 V untuk IrO2.
Pasukan ini juga telah menunjukkan secara eksperimen aktiviti OER mangkin yang tinggi, dengan memerhatikan voltan lampau sebanyak 288 ± 3.9 mV pada 10 mA cm-2 dan aktiviti jisim Ir yang tinggi dengan ketara iaitu 876.1 ± 125.1 A g-1 pada 1.55 V kepada nilai yang sepadan untuk Encik Black. Malah, Ir/Ta2O5 mempamerkan aktiviti dan kestabilan OER yang sangat baik, yang disahkan selanjutnya oleh lebih daripada 120 jam operasi sel tunggal bagi pemasangan membran-elektrod.
Kaedah yang dicadangkan mempunyai kelebihan berganda iaitu mengurangkan tahap beban Ir dan meningkatkan kecekapan OER. “Peningkatan kecekapan OER melengkapi kecekapan kos proses PEMWE, sekali gus meningkatkan prestasi keseluruhannya. Pencapaian ini dapat merevolusikan pengkomersialan PEMWE dan mempercepatkan penerimaannya sebagai kaedah pengeluaran hidrogen arus perdana,” cadang Profesor Park yang optimistik.

Secara keseluruhannya, perkembangan ini membawa kita lebih dekat kepada pencapaian penyelesaian pengangkutan tenaga hidrogen yang mampan dan seterusnya mencapai status neutral karbon.
Mengenai Institut Sains dan Teknologi Gwangju (GIST) Institut Sains dan Teknologi Gwangju (GIST) ialah sebuah universiti penyelidikan yang terletak di Gwangju, Korea Selatan. GIST ditubuhkan pada tahun 1993 dan telah menjadi salah satu sekolah paling berprestij di Korea Selatan. Universiti ini komited untuk mewujudkan persekitaran penyelidikan yang kukuh yang menggalakkan pembangunan sains dan teknologi serta menggalakkan kerjasama antara projek penyelidikan antarabangsa dan domestik. Berpegang pada moto "Pembentuk Sains dan Teknologi Masa Depan yang Bangga", GIST sentiasa berada di kedudukan antara universiti teratas di Korea Selatan.
Mengenai Pengarang Dr. Changho Park telah menjadi profesor di Institut Sains dan Teknologi Gwangju (GIST) sejak Ogos 2016. Sebelum menyertai GIST, beliau berkhidmat sebagai Naib Presiden Samsung SDI dan menerima ijazah Sarjana daripada Samsung Electronics SAIT. Beliau menerima ijazah sarjana muda, sarjana dan kedoktoran daripada Jabatan Kimia, Institut Sains dan Teknologi Korea, masing-masing pada tahun 1990, 1992 dan 1995. Penyelidikan semasa beliau memberi tumpuan kepada pembangunan bahan pemangkin untuk pemasangan elektrod membran dalam sel bahan api dan elektrolisis menggunakan karbon berstruktur nano dan sokongan oksida logam campuran. Beliau telah menerbitkan 126 kertas saintifik dan menerima 227 paten dalam bidang kepakarannya.
Dr. Chaekyong Baik ialah seorang penyelidik di Institut Sains dan Teknologi Korea (KIST). Beliau terlibat dalam pembangunan pemangkin PEMWE OER dan MEA, dengan tumpuan semasa pada pemangkin dan peranti untuk tindak balas pengoksidaan ammonia. Sebelum menyertai KIST pada tahun 2023, Chaekyung Baik menerima PhD dalam Integrasi Tenaga dari Institut Sains dan Teknologi Gwangju.
Nanostruktur irida mesoporous yang disokong oleh Ta2O5 yang kaya dengan elektron dapat meningkatkan aktiviti dan kestabilan tindak balas evolusi oksigen.
Para penulis mengisytiharkan bahawa mereka tidak mempunyai sebarang kepentingan kewangan atau hubungan peribadi yang bersaing yang mungkin mempengaruhi karya yang dibentangkan dalam artikel ini.
Penafian: AAAS dan EurekAlert! tidak bertanggungjawab atas ketepatan siaran akhbar yang diterbitkan di EurekAlert! Sebarang penggunaan maklumat oleh organisasi peserta atau melalui sistem EurekAlert.

Jika anda ingin mendapatkan maklumat lanjut, sila hantarkan e-mel kepada saya.
E-mel：
info@pulisichem.cn
Tel：
+86-533-3149598