Специјално дизајниране иридијумске наноструктуре нанете на мезопорозни тантал оксид побољшавају проводљивост, каталитичку активност и дугорочну стабилност.
Слика: Истраживачи у Јужној Кореји и САД развили су нови иридијумски катализатор са повећаном активношћу реакције издвајања кисеоника како би олакшали исплативу електролизу воде помоћу мембране за протонску измену ради производње водоника. Сазнајте више
Светске енергетске потребе настављају да расту. Преносива водонична енергија је велики потенцијал у нашој потрази за чистим и одрживим енергетским решењима. У том смислу, електролизери воде са протонском изменом (PEMWE), који претварају вишак електричне енергије у преносиву водоничну енергију путем електролизе воде, привукли су велико интересовање. Међутим, њихова примена у производњи водоника у великим размерама остаје ограничена због споре брзине реакције издвајања кисеоника (OER), важне компоненте електролизе, а велико оптерећење електрода скупим катализаторима металних оксида, као што су иридијум (Ir) и рутенијум оксид, је ограничено. Стога је развој исплативих и високо ефикасних OER катализатора неопходан за широку примену PEMWE.

Недавно је корејско-амерички истраживачки тим, предвођен професором Чангом Парком из Института за науку и технологију Гвангџу у Јужној Кореји, развио нови иридијумски наноструктурирани катализатор на бази мезопорозног тантал оксида (Ta2O5) кроз побољшану методу редукције мравље киселине како би се постигла ефикасна електролиза ПЕМ воде. Њихово истраживање је објављено онлајн 20. маја 2023. године и биће објављено у 575. тому часописа Journal of Power Sources 15. августа 2023. године. Коаутор студије је др Чекјонг Баик, истраживач на Корејском институту за науку и технологију (KIST).
„Наноструктура Ir богата електронима је равномерно диспергована на стабилној мезопорозној Ta2O5 подлози припремљеној методом меког шаблона у комбинацији са поступком окруживања етилендиамином, што ефикасно смањује садржај Ir у једној PEMWE батерији на 0,3 мг цм-2“, објаснио је професор Парк. Важно је напоменути да иновативни дизајн катализатора Ir/Ta2O5 не само да побољшава искоришћење Ir, већ има и већу проводљивост и већу електрохемијски активну површину.
Поред тога, рендгенска фотоелектронска и рендгенска апсорпциона спектроскопија откривају јаке интеракције метал-носач између Ir и Ta, док прорачуни теорије функционала густине указују на пренос наелектрисања са Ta на Ir, што узрокује јако везивање адсорбата као што су O и OH, и одржава однос Ir(III) током процеса оксидације OOP. Ово заузврат доводи до повећане активности Ir/Ta2O5, који има нижи пренапон од 0,385 V у поређењу са 0,48 V за IrO2.
Тим је такође експериментално демонстрирао високу OER активност катализатора, посматрајући пренапон од 288 ± 3,9 mV на 10 mA cm-2 и значајно високу масену активност Ir од 876,1 ± 125,1 A g-1 на 1,55 V до одговарајуће вредности за г. Блека. У ствари, Ir/Ta2O5 показује одличну OER активност и стабилност, што је додатно потврђено са више од 120 сати рада појединачне ћелије склопа мембране и електроде.
Предложена метода има двоструку предност смањења нивоа оптерећења Ir и повећања ефикасности OER-а. „Повећана ефикасност OER-а допуњује исплативост PEMWE процеса, чиме се побољшавају његове укупне перформансе. Ово достигнуће би могло револуционисати комерцијализацију PEMWE-а и убрзати његово усвајање као главне методе производње водоника“, сугерише оптимистичан професор Парк.

Све у свему, овај развој нас приближава постизању одрживих решења за транспорт водоничне енергије и тиме постизању статуса угљенично неутралног.
О Институту за науку и технологију Гвангџу (GIST) Институт за науку и технологију Гвангџу (GIST) је истраживачки универзитет који се налази у Гвангџуу, Јужна Кореја. GIST је основан 1993. године и постао је једна од најпрестижнијих школа у Јужној Кореји. Универзитет је посвећен стварању снажног истраживачког окружења које промовише развој науке и технологије и промовише сарадњу између међународних и домаћих истраживачких пројеката. Држећи се мотоа „Поносни обликовалац науке и технологије будућности“, GIST се константно рангира међу најбоље рангираним универзитетима у Јужној Кореји.
О ауторима Др Чанго Парк је професор на Институту за науку и технологију Гвангџу (GIST) од августа 2016. године. Пре него што се придружио GIST-у, обављао је функцију потпредседника Samsung SDI и стекао је магистарску диплому на Samsung Electronics SAIT. Дипломирао је, мастер и докторирао на Одељењу за хемију Корејског института за науку и технологију 1990, 1992. и 1995. године, респективно. Његово тренутно истраживање фокусирано је на развој каталитичких материјала за склопове мембранских електрода у горивним ћелијама и електролизу коришћењем наноструктурираних угљеничних и мешаних металних оксидних носача. Објавио је 126 научних радова и добио 227 патената у својој области стручности.
Др Чекјонг Баик је истраживач у Корејском институту за науку и технологију (KIST). Укључен је у развој PEMWE OER и MEA катализатора, са тренутним фокусом на катализаторе и уређаје за реакције оксидације амонијака. Пре него што се придружио KIST-у 2023. године, Чекјонг Баик је докторирао из области енергетске интеграције на Институту за науку и технологију Гвангџу.
Мезопорозна иридна наноструктура подржана електронски богатим Ta2O5 може побољшати активност и стабилност реакције издвајања кисеоника.
Аутори изјављују да немају познатих супротстављених финансијских интереса или личних веза које би могле утицати на рад представљен у овом чланку.
Одрицање од одговорности: AAAS и EurekAlert! нису одговорни за тачност саопштења за штампу објављених на EurekAlert-у! Било каква употреба информација од стране организације учеснице или путем EurekAlert система.

Ако желите више информација, пошаљите ми имејл.
Е-пошта：
info@pulisichem.cn
Тел.：
+86-533-3149598