Spesiaal ontwerpte iridium-nanostrukture wat op mesoporiese tantaaloksied neergelê is, verbeter geleidingsvermoë, katalitiese aktiwiteit en langtermynstabiliteit.
Beeld: Navorsers in Suid-Korea en die VSA het 'n nuwe iridiumkatalisator met verhoogde suurstofontwikkelingsreaksieaktiwiteit ontwikkel om koste-effektiewe elektrolise van water met 'n protonuitruilmembraan te vergemaklik om waterstof te produseer. Lees meer
Die wêreld se energiebehoeftes bly groei. Vervoerbare waterstofenergie hou groot belofte in in ons soeke na skoon en volhoubare energie-oplossings. In hierdie verband het protonuitruilingsmembraan-waterelektroliseerders (PEMWE's), wat oortollige elektriese energie deur waterelektrolise in vervoerbare waterstofenergie omskakel, baie belangstelling getrek. Die grootskaalse toepassing daarvan in waterstofproduksie bly egter beperk as gevolg van die stadige tempo van suurstofontwikkelingsreaksie (OER), 'n belangrike komponent van elektrolise, en die hoë lading van duur metaaloksiedkatalisators soos iridium (Ir) en ruteniumoksied in die elektrodes is beperk. Daarom is die ontwikkeling van koste-effektiewe en hoëprestasie-OER-katalisators nodig vir die wydverspreide toepassing van PEMWE.

Onlangs het 'n Koreaans-Amerikaanse navorsingspan onder leiding van professor Changho Park van die Gwangju Instituut vir Wetenskap en Tegnologie in Suid-Korea 'n nuwe iridium-nanogestruktureerde katalisator ontwikkel gebaseer op mesoporiese tantaaloksied (Ta2O5) deur 'n verbeterde miersuurreduksiemetode om doeltreffende elektrolise van PEM-water te bewerkstellig. Hul navorsing is aanlyn gepubliseer op 20 Mei 2023 en sal op 15 Augustus 2023 in Volume 575 van die Journal of Power Sources gepubliseer word. Die studie is mede-geskryf deur dr. Chaekyong Baik, 'n navorser by die Korea Instituut vir Wetenskap en Tegnologie (KIST).
“Die elektronryke Ir-nanostruktuur is eenvormig versprei op 'n stabiele mesoporiese Ta2O5-substraat wat voorberei is deur die sagte templaatmetode gekombineer met die etileendiamien-omringingsproses, wat die Ir-inhoud van 'n enkele PEMWE-battery effektief tot 0.3 mg cm-2 verminder,” het professor Park verduidelik. Dit is belangrik om daarop te let dat die innoverende ontwerp van die Ir/Ta2O5-katalisator nie net Ir-benutting verbeter nie, maar ook hoër geleidingsvermoë en 'n groter elektrochemies aktiewe oppervlakarea het.
Daarbenewens toon X-straal fotoelektron- en X-straal absorpsiespektroskopie sterk metaal-ondersteuningsinteraksies tussen Ir en Ta, terwyl digtheidsfunksionaalteorieberekeninge ladingsoordrag van Ta na Ir aandui, wat sterk binding van adsorbate soos O en OH veroorsaak, en die Ir(III)-verhouding tydens die OOP-oksidasieproses handhaaf. Dit lei weer tot verhoogde aktiwiteit van Ir/Ta2O5, wat 'n laer oorspanning van 0.385 V het in vergelyking met 0.48 V vir IrO2.
Die span het ook eksperimenteel die hoë OER-aktiwiteit van die katalisator gedemonstreer, deur 'n oorspanning van 288 ± 3.9 mV teen 10 mA cm-2 en 'n beduidend hoë Ir-massa-aktiwiteit van 876.1 ± 125.1 A g-1 teen 1.55 V tot die ooreenstemmende waarde vir mnr. Black waar te neem. Trouens, Ir/Ta2O5 vertoon uitstekende OER-aktiwiteit en -stabiliteit, wat verder bevestig is deur meer as 120 uur se enkelselwerking van die membraan-elektrode-samestelling.
Die voorgestelde metode het die dubbele voordeel dat dit die lasvlak Ir verminder en die doeltreffendheid van OER verhoog. “Die verhoogde doeltreffendheid van OER komplementeer die koste-effektiwiteit van die PEMWE-proses, waardeur die algehele prestasie daarvan verbeter word. Hierdie prestasie kan die kommersialisering van PEMWE revolusioneer en die aanvaarding daarvan as 'n hoofstroom waterstofproduksiemetode versnel,” stel 'n optimistiese professor Park voor.

Oor die algemeen bring hierdie ontwikkeling ons nader aan die bereiking van volhoubare waterstofenergievervoeroplossings en dus die bereiking van koolstofneutrale status.
Oor die Gwangju Instituut vir Wetenskap en Tegnologie (GIST) Die Gwangju Instituut vir Wetenskap en Tegnologie (GIST) is 'n navorsingsuniversiteit in Gwangju, Suid-Korea. GIST is in 1993 gestig en het een van die mees gesogte skole in Suid-Korea geword. Die universiteit is daartoe verbind om 'n sterk navorsingsomgewing te skep wat die ontwikkeling van wetenskap en tegnologie bevorder en samewerking tussen internasionale en plaaslike navorsingsprojekte bevorder. Deur die leuse "Trotse Vormer van Wetenskap en Tegnologie van die Toekoms" na te kom, word GIST konsekwent onder die top-gegradeerde universiteite in Suid-Korea gereken.
Oor die outeurs Dr. Changho Park is sedert Augustus 2016 'n professor aan die Gwangju Instituut vir Wetenskap en Tegnologie (GIST). Voordat hy by GIST aangesluit het, was hy visepresident van Samsung SDI en het hy 'n meestersgraad van Samsung Electronics SAIT ontvang. Hy het sy baccalaureus-, meesters- en doktorsgrade van die Departement Chemie, Korea Instituut vir Wetenskap en Tegnologie, in onderskeidelik 1990, 1992 en 1995 ontvang. Sy huidige navorsing fokus op die ontwikkeling van katalitiese materiale vir membraanelektrode-samestellings in brandstofselle en elektrolise met behulp van nanogestruktureerde koolstof- en gemengde metaaloksiedondersteunings. Hy het 126 wetenskaplike artikels gepubliseer en 227 patente in sy kundigheidsveld ontvang.
Dr. Chaekyong Baik is 'n navorser by die Koreaanse Instituut vir Wetenskap en Tegnologie (KIST). Hy is betrokke by die ontwikkeling van PEMWE OER- en MEA-katalisators, met 'n huidige fokus op katalisators en toestelle vir ammoniakoksidasiereaksies. Voordat hy in 2023 by KIST aangesluit het, het Chaekyung Baik sy PhD in Energie-integrasie van die Gwangju Instituut vir Wetenskap en Tegnologie ontvang.
Die mesoporiese iried-nanostruktuur wat deur elektronryke Ta2O5 ondersteun word, kan die aktiwiteit en stabiliteit van die suurstofontwikkelingsreaksie verbeter.
Die outeurs verklaar dat hulle geen bekende mededingende finansiële belange of persoonlike verhoudings het wat die werk wat in hierdie artikel aangebied word, kon beïnvloed het nie.
Vrywaring: AAAS en EurekAlert! is nie verantwoordelik vir die akkuraatheid van persvrystellings wat op EurekAlert gepubliseer word nie! Enige gebruik van inligting deur 'n deelnemende organisasie of deur die EurekAlert-stelsel.

Indien u meer inligting wil hê, stuur asseblief vir my 'n e-pos.
E-pos:
info@pulisichem.cn
Tel：
+86-533-3149598