Специјално дизајнираните иридиумски наноструктури нанесени на мезопорозен тантал оксид ја зголемуваат спроводливоста, каталитичката активност и долгорочната стабилност.
Слика: Истражувачи во Јужна Кореја и САД развија нов иридиумски катализатор со зголемена активност на реакција на еволуција на кислород за да олеснат економична електролиза на вода со мембрана за размена на протони за производство на водород. Дознајте повеќе
Светските потреби за енергија продолжуваат да растат. Транспортната водородна енергија ветува многу во нашата потрага по чисти и одржливи енергетски решенија. Во овој поглед, електролизерите за вода со мембрана за размена на протони (PEMWE), кои го претвораат вишокот електрична енергија во пренослива водородна енергија преку електролиза на вода, привлекоа голем интерес. Сепак, нејзината примена во голем обем во производството на водород останува ограничена поради бавната стапка на реакција на еволуција на кислород (OER), важна компонента на електролизата, а големото оптоварување со скапи катализатори на метални оксиди како што се иридиум (Ir) и рутениум оксид во електродите е ограничено. Затоа, развојот на економични и високо-перформансни OER катализатори е неопходен за широка примена на PEMWE.

Неодамна, корејско-американски истражувачки тим предводен од професорот Чанго Парк од Институтот за наука и технологија Гвангџу во Јужна Кореја разви нов иридиумски наноструктуриран катализатор базиран на мезопорозен тантал оксид (Ta2O5) преку подобрен метод на редукција на мравја киселина за да се постигне ефикасна електролиза на PEM вода. Нивното истражување беше објавено онлајн на 20 мај 2023 година, а ќе биде објавено во том 575 од Journal of Power Sources на 15 август 2023 година. Студијата е коавтор на д-р Чекјонг Баик, истражувач во Корејскиот институт за наука и технологија (KIST).
„Наноструктурата на Ir богата со електрони е рамномерно дисперзирана на стабилна мезопорозна подлога Ta2O5 подготвена со методот на мек шаблон во комбинација со процесот на опкружување со етилендиамин, што ефикасно ја намалува содржината на Ir во една PEMWE батерија на 0,3 mg cm-2“, објасни професорот Парк. Важно е да се напомене дека иновативниот дизајн на катализаторот Ir/Ta2O5 не само што го подобрува искористувањето на Ir, туку има и поголема спроводливост и поголема електрохемиски активна површина.
Дополнително, спектроскопијата на фотоелектрони и апсорпција на Х-зраци открива силни интеракции меѓу металот и носачот помеѓу Ir и Ta, додека пресметките на теоријата на функционалната густина укажуваат на пренос на полнеж од Ta кон Ir, што предизвикува силно врзување на адсорбати како што се O и OH, и го одржува односот Ir(III) за време на процесот на оксидација на OOP. Ова пак резултира со зголемена активност на Ir/Ta2O5, кој има помал пренапон од 0,385 V во споредба со 0,48 V за IrO2.
Тимот, исто така, експериментално ја демонстрираше високата OER активност на катализаторот, набљудувајќи пренапон од 288 ± 3,9 mV на 10 mA cm-2 и значително висока Ir маса активност од 876,1 ± 125,1 A g-1 на 1,55 V до соодветната вредност за г-дин Блек. Всушност, Ir/Ta2O5 покажува одлична OER активност и стабилност, што беше дополнително потврдено со повеќе од 120 часа работа на единечна ќелија на склопот мембрана-електрода.
Предложениот метод има двојна предност: намалување на нивото на оптоварување Ir и зголемување на ефикасноста на OER. „Зголемената ефикасност на OER ја надополнува исплатливоста на PEMWE процесот, со што се подобруваат неговите целокупни перформанси. Ова достигнување би можело да ја револуционизира комерцијализацијата на PEMWE и да го забрза неговото усвојување како мејнстрим метод за производство на водород“, сугерира оптимистички расположениот професор Парк.

Генерално, овој развој нè доближува до постигнување одржливи решенија за транспорт на водородна енергија и со тоа постигнување статус на јаглеродно неутрален.
За Институтот за наука и технологија Гвангжу (GIST) Институтот за наука и технологија Гвангжу (GIST) е истражувачки универзитет кој се наоѓа во Гвангжу, Јужна Кореја. GIST е основан во 1993 година и стана еден од најпрестижните факултети во Јужна Кореја. Универзитетот е посветен на создавање силна истражувачка средина која го промовира развојот на науката и технологијата и ја промовира соработката помеѓу меѓународните и домашните истражувачки проекти. Придржувајќи се кон мотото „Гордиот обликувач на науката и технологијата на иднината“, GIST постојано е рангиран меѓу највисоко рангираните универзитети во Јужна Кореја.
За авторите Д-р Чанго Парк е професор на Институтот за наука и технологија Гвангџу (GIST) од август 2016 година. Пред да се приклучи на GIST, тој беше потпретседател на Samsung SDI и магистрираше на Samsung Electronics SAIT. Дипломирал, магистрирал и докторирал на Одделот за хемија, Корејскиот институт за наука и технологија, во 1990, 1992 и 1995 година, соодветно. Неговото тековно истражување се фокусира на развојот на каталитички материјали за мембрански електродни склопови во горивни ќелии и електролиза со употреба на наноструктурирани јаглеродни и мешани метални оксидни носачи. Објавил 126 научни трудови и добил 227 патенти во својата област на експертиза.
Д-р Чекјонг Баик е истражувач во Корејскиот институт за наука и технологија (KIST). Тој е вклучен во развојот на PEMWE OER и MEA катализатори, со моментален фокус на катализатори и уреди за реакции на оксидација на амонијак. Пред да се приклучи на KIST во 2023 година, Чекјонг Баик го добил својот докторат по енергетска интеграција на Институтот за наука и технологија Гвангжу.
Мезопорозната иридна наноструктура поддржана од електронски богат Ta2O5 може да ја зголеми активноста и стабилноста на реакцијата на еволуција на кислород.
Авторите изјавуваат дека немаат познати конкурентни финансиски интереси или лични врски што би можеле да влијаат врз работата презентирана во овој напис.
Одрекување од одговорност: AAAS и EurekAlert! не се одговорни за точноста на соопштенијата за медиумите објавени на EurekAlert! Секоја употреба на информации од страна на организација учесничка или преку системот EurekAlert.

Доколку сакате повеќе информации, ве молам испратете ми е-пошта.
Е-пошта:
info@pulisichem.cn
Тел:
+86-533-3149598