मेसोपोरस ट्यान्टलम अक्साइडमा जम्मा गरिएका विशेष रूपमा डिजाइन गरिएका इरिडियम न्यानोस्ट्रक्चरहरूले चालकता, उत्प्रेरक गतिविधि र दीर्घकालीन स्थिरता बढाउँछन्।
तस्वीर: दक्षिण कोरिया र अमेरिकाका अनुसन्धानकर्ताहरूले हाइड्रोजन उत्पादन गर्न प्रोटोन एक्सचेन्ज झिल्लीको साथ पानीको लागत-प्रभावी इलेक्ट्रोलिसिसलाई सहज बनाउन अक्सिजन विकास प्रतिक्रिया गतिविधि बढेको नयाँ इरिडियम उत्प्रेरक विकास गरेका छन्। थप जान्नुहोस्।
विश्वको ऊर्जा आवश्यकताहरू बढ्दै गइरहेका छन्। स्वच्छ र दिगो ऊर्जा समाधानहरूको लागि हाम्रो खोजमा परिवहनयोग्य हाइड्रोजन ऊर्जाले ठूलो आशा राख्छ। यस सन्दर्भमा, प्रोटोन एक्सचेन्ज मेम्ब्रेन वाटर इलेक्ट्रोलाइजरहरू (PEMWEs), जसले पानी इलेक्ट्रोलिसिस मार्फत अतिरिक्त विद्युत ऊर्जालाई परिवहनयोग्य हाइड्रोजन ऊर्जामा रूपान्तरण गर्दछ, ले धेरै चासो आकर्षित गरेको छ। यद्यपि, इलेक्ट्रोलिसिसको एक महत्त्वपूर्ण घटक, अक्सिजन विकास प्रतिक्रिया (OER) को ढिलो दर र इलेक्ट्रोडहरूमा इरिडियम (Ir) र रुथेनियम अक्साइड जस्ता महँगो धातु अक्साइड उत्प्रेरकहरूको उच्च लोडिंग सीमित भएको कारणले हाइड्रोजन उत्पादनमा यसको ठूलो मात्रामा प्रयोग सीमित रहन्छ। । त्यसकारण, PEMWE को व्यापक प्रयोगको लागि लागत-प्रभावी र उच्च-प्रदर्शन OER उत्प्रेरकहरूको विकास आवश्यक छ।

हालै, दक्षिण कोरियाको ग्वाङ्जु इन्स्टिच्युट अफ साइन्स एण्ड टेक्नोलोजीका प्रोफेसर चाङ्हो पार्कको नेतृत्वमा रहेको कोरियाली-अमेरिकी अनुसन्धान टोलीले PEM पानीको कुशल इलेक्ट्रोलिसिस प्राप्त गर्न सुधारिएको फर्मिक एसिड रिडक्सन विधि मार्फत मेसोपोरस ट्यान्टलम अक्साइड (Ta2O5) मा आधारित नयाँ इरिडियम न्यानोस्ट्रक्चर्ड उत्प्रेरक विकास गरेको छ। उनीहरूको अनुसन्धान मे २०, २०२३ मा अनलाइन प्रकाशित भएको थियो र अगस्ट १५, २०२३ मा जर्नल अफ पावर सोर्सेसको खण्ड ५७५ मा प्रकाशित हुनेछ। यो अध्ययन कोरिया इन्स्टिच्युट अफ साइन्स एण्ड टेक्नोलोजी (KIST) का अनुसन्धानकर्ता डा. चेक्योङ बैकले सह-लेखन गरेका थिए।
"इलेक्ट्रोन-समृद्ध Ir न्यानोस्ट्रक्चर एक स्थिर मेसोपोरस Ta2O5 सब्सट्रेटमा समान रूपमा फैलिएको छ जुन नरम टेम्प्लेट विधिद्वारा इथाइलिनेडियामाइन वरपरको प्रक्रियासँग मिलाएर तयार पारिएको छ, जसले प्रभावकारी रूपमा एकल PEMWE ब्याट्रीको Ir सामग्रीलाई ०.३ मिलीग्राम cm-२ मा घटाउँछ," प्रोफेसर पार्कले व्याख्या गरे। । यो ध्यान दिनु महत्त्वपूर्ण छ कि Ir/Ta2O5 उत्प्रेरकको नवीन डिजाइनले Ir उपयोगलाई मात्र सुधार गर्दैन, तर उच्च चालकता र ठूलो इलेक्ट्रोकेमिकली सक्रिय सतह क्षेत्र पनि छ।
थप रूपमा, एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रोन र एक्स-रे अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपीले Ir र Ta बीचको बलियो धातु-समर्थन अन्तरक्रियाहरू प्रकट गर्दछ, जबकि घनत्व कार्यात्मक सिद्धान्त गणनाले Ta बाट Ir मा चार्ज स्थानान्तरणलाई संकेत गर्दछ, जसले O र OH जस्ता adsorbates को बलियो बन्धन निम्त्याउँछ, र OOP अक्सिडेशन प्रक्रियाको क्रममा Ir(III) अनुपात कायम राख्छ। यसले Ir/Ta2O5 को गतिविधि बढाउँछ, जसमा IrO2 को लागि 0.48 V को तुलनामा 0.385 V को कम ओभरभोल्टेज हुन्छ।
टोलीले उत्प्रेरकको उच्च OER गतिविधि पनि प्रयोगात्मक रूपमा प्रदर्शन गर्‍यो, १० mA cm-२ मा २८८ ± ३.९ mV को ओभरभोल्टेज र १.५५ V मा सम्बन्धित मानमा ८७६.१ ± १२५.१ A g-१ को उल्लेखनीय रूपमा उच्च Ir मास गतिविधि अवलोकन गर्दै। श्री ब्ल्याकको लागि। वास्तवमा, Ir/Ta2O5 ले उत्कृष्ट OER गतिविधि र स्थिरता प्रदर्शन गर्दछ, जुन झिल्ली-इलेक्ट्रोड एसेम्बलीको १२० घण्टा भन्दा बढी एकल-कोशिका सञ्चालनद्वारा थप पुष्टि भएको थियो।
प्रस्तावित विधिमा लोड लेभल Ir घटाउने र OER को दक्षता बढाउने दोहोरो फाइदा छ। "OER को बढेको दक्षताले PEMWE प्रक्रियाको लागत दक्षतालाई पूरक बनाउँछ, जसले गर्दा यसको समग्र कार्यसम्पादनमा सुधार हुन्छ। यो उपलब्धिले PEMWE को व्यावसायीकरणमा क्रान्तिकारी परिवर्तन ल्याउन सक्छ र मुख्यधारा हाइड्रोजन उत्पादन विधिको रूपमा यसको अपनाउने गति बढाउन सक्छ," आशावादी प्रोफेसर पार्कले सुझाव दिए।

समग्रमा, यो विकासले हामीलाई दिगो हाइड्रोजन ऊर्जा यातायात समाधानहरू प्राप्त गर्न र यसरी कार्बन तटस्थ स्थिति प्राप्त गर्न नजिक ल्याउँछ।
ग्वाङ्जु इन्स्टिच्युट अफ साइन्स एण्ड टेक्नोलोजी (GIST) को बारेमा ग्वाङ्जु इन्स्टिच्युट अफ साइन्स एण्ड टेक्नोलोजी (GIST) दक्षिण कोरियाको ग्वाङ्जुमा अवस्थित एक अनुसन्धान विश्वविद्यालय हो। GIST सन् १९९३ मा स्थापना भएको थियो र यो दक्षिण कोरियाको सबैभन्दा प्रतिष्ठित विद्यालयहरू मध्ये एक बनेको छ। यो विश्वविद्यालय विज्ञान र प्रविधिको विकासलाई प्रवर्द्धन गर्ने र अन्तर्राष्ट्रिय तथा घरेलु अनुसन्धान परियोजनाहरू बीचको सहकार्यलाई प्रवर्द्धन गर्ने बलियो अनुसन्धान वातावरण सिर्जना गर्न प्रतिबद्ध छ। "भविष्यको विज्ञान र प्रविधिको गर्व गर्ने व्यक्ति" भन्ने आदर्श वाक्यलाई पालना गर्दै, GIST दक्षिण कोरियाका शीर्ष-स्थान प्राप्त विश्वविद्यालयहरू मध्ये लगातार स्थानमा छ।
लेखकहरूको बारेमा डा. चाङ्गो पार्क अगस्ट २०१६ देखि ग्वाङ्जु इन्स्टिच्युट अफ साइन्स एण्ड टेक्नोलोजी (GIST) मा प्राध्यापक हुनुहुन्छ। GIST मा सामेल हुनुभन्दा पहिले, उहाँले Samsung SDI को उपाध्यक्षको रूपमा काम गर्नुभयो र Samsung Electronics SAIT बाट स्नातकोत्तर डिग्री प्राप्त गर्नुभयो। उहाँले १९९०, १९९२ र १९९५ मा कोरिया इन्स्टिच्युट अफ साइन्स एण्ड टेक्नोलोजीको रसायन विज्ञान विभागबाट क्रमशः स्नातक, स्नातकोत्तर र विद्यावारिधि डिग्री प्राप्त गर्नुभयो। उहाँको हालको अनुसन्धान इन्धन कोषहरूमा झिल्ली इलेक्ट्रोड एसेम्बलीहरूको लागि उत्प्रेरक सामग्रीको विकास र न्यानोस्ट्रक्चर्ड कार्बन र मिश्रित धातु अक्साइड समर्थनहरू प्रयोग गरेर इलेक्ट्रोलिसिसमा केन्द्रित छ। उहाँले १२६ वैज्ञानिक पत्रहरू प्रकाशित गर्नुभएको छ र आफ्नो विशेषज्ञताको क्षेत्रमा २२७ पेटेन्टहरू प्राप्त गर्नुभएको छ।
डा. चाइक्योङ बैक कोरिया इन्स्टिच्युट अफ साइन्स एण्ड टेक्नोलोजी (KIST) का अनुसन्धानकर्ता हुन्। उनी PEMWE OER र MEA उत्प्रेरकहरूको विकासमा संलग्न छन्, जसको हालको ध्यान उत्प्रेरक र अमोनिया अक्सिडेशन प्रतिक्रियाहरूको लागि उपकरणहरूमा केन्द्रित छ। २०२३ मा KIST मा सामेल हुनुभन्दा पहिले, चाइक्योङ बैकले ग्वाङ्जु इन्स्टिच्युट अफ साइन्स एण्ड टेक्नोलोजीबाट ऊर्जा एकीकरणमा विद्यावारिधि गरेका थिए।
इलेक्ट्रोन-समृद्ध Ta2O5 द्वारा समर्थित मेसोपोरस आइराइड न्यानोस्ट्रक्चरले अक्सिजन विकास प्रतिक्रियाको गतिविधि र स्थिरता बढाउन सक्छ।
लेखकहरूले घोषणा गर्छन् कि उनीहरूसँग यस लेखमा प्रस्तुत गरिएको कामलाई प्रभाव पार्न सक्ने कुनै पनि प्रतिस्पर्धी वित्तीय रुचि वा व्यक्तिगत सम्बन्धहरू छैनन्।
अस्वीकरण: AAAS र EurekAlert! EurekAlert मा प्रकाशित प्रेस विज्ञप्तिको शुद्धताको लागि जिम्मेवार छैनन्! सहभागी संस्था वा EurekAlert प्रणाली मार्फत जानकारीको कुनै पनि प्रयोग।

यदि तपाईंलाई थप जानकारी चाहिन्छ भने, कृपया मलाई इमेल पठाउनुहोस्।
इमेल:
info@pulisichem.cn
टेलिफोन:
+८६-५३३-३१४९५९८