الکتروکاتالیست بسیار کارآمد و با دوام برای افزایش تولید سوخت هیدروژن


ساختار بلوری آلیاژ فلز غنی از اکسیژن در سطح (بالا سمت چپ). اکسیژن و هیدروژن در طی واکنش الکترولیز آبی (بالا سمت راست) تولید می شود. کاتالیزور طراحی شده با حداقل پتانسیل (پانل های پایین) بهترین فعالیت آزاد سازی اکسیژن را نشان می دهد. اعتبار: IBS

وقتی هیدروژن در سلول سوختی که مولکول آب H را جذب می کند مصرف شود2O و آن را به اکسیژن و هیدروژن جدا می کند ، فرایندی به نام الکترولیز ، فقط آب ، برق و گرما تولید می کند. دامنه استفاده بالقوه از آن به عنوان منبع انرژی کربن صفر در برنامه های حمل و نقل ، تجاری ، صنعتی ، خانگی و قابل حمل نامحدود است.

در حالی که فرایندهای سنتی تولید هیدروژن به سوخت های فسیلی یا CO نیاز دارند2، الکترولیز “هیدروژن سبز” از مولکول های آب تولید می کند. از آنجا که آب نمی تواند خود را از هیدروژن و اکسیژن جدا کند ، تبدیل الکتروشیمیایی هیدروژن به آب به الکتروکاتالیست های بسیار فعال احتیاج دارد. با این حال ، الکترولیز آبی معمولی برای بهبود کارایی واکنش جداسازی آب برای واکنش انتشار آهسته اکسیژن با چالش های تکنولوژیکی روبرو است. اکسید روتنیوم نجیب بر روی یک پایه فلزی (RuO2) و اکسید ایریدیم (IrO)2) برای افزایش میزان تولید اکسیژن استفاده می شود. با این حال ، این کاتالیزورهای فلزات گرانبها گران هستند و از ثبات طولانی مدت ضعیفی برخوردار هستند.

تیم تحقیقاتی IBS به سرپرستی همیار LEE Hyoyoung از مرکز فیزیک ساختار نانو یکپارچه در انستیتوی علوم پایه (IBS) در دانشگاه Sungkyunkwan ، یک الکتروکاتالیست بسیار کارآمد و با دوام بالا برای اکسیداسیون آب با استفاده از کبالت و ژله تولید کرده است. .

“ما از کوپلیمرهای بلوک آمفیفیلیک برای کنترل جذب الکترواستاتیک در آلیاژ اتم-بی متال روتنیم (Ru) استفاده کردیم. کوپلیمرها سنتز خوشه های کروی مولکول های هیدروکربن را که بخشهای محلول و نامحلول هسته اصلی این مطالعه و پاکت را تشکیل می دهند ، تسهیل می کنند. ساختار شیمیایی منحصر به فرد اجازه می دهد تا یک آلیاژ اتمی منفرد اتمی بسیار کارآمد موجود در کامپوزیت فلزی آهن کبالت (Co-Fe) پایدار احاطه شده توسط پوسته کربن متخلخل ، معیوب و گرافیت ، فراهم کند. ” .

“ما بسیار هیجان زده بودیم که متوجه شدیم اکسیژن سطحی از قبل جذب شده در سطح آلیاژ Co-Fe جذب شده در طی فرآیند سنتز ، یکی از واسطه های مهم (OOH) را در طول واکنش تولید اکسیژن تثبیت می کند ، و باعث افزایش کارایی کلی اکسیژن سطح از پیش جذب شده تا زمان کشف ما چندان مورد توجه قرار نگرفت. ” محققان دریافتند که چهار ساعت آنیل شدن در دمای 750 درجه سانتیگراد در جو آرگون مناسب ترین شرایط برای تولید اکسیژن است. علاوه بر محیط واکنش مناسب روی سطح فلزی میزبان ، اتم منفرد Ru ، جایی که تولید اکسیژن در آن اتفاق می افتد ، نیز نقش خود را با کاهش سد انرژی انجام می دهد ، و از طریق هم افزایی کارایی تکامل اکسیژن را افزایش می دهد.

تیم تحقیق بازده کاتالیزوری را با شاخص های اضافه ولتاژ مورد نیاز برای واکنش تکامل اکسیژن ارزیابی کردند. برای دستیابی به چگالی جریان 10 میلی آمپر (میلی آمپر) در سانتی متر ، الکتروکاتالیست نجیب پیشرفته فقط به ولتاژ بیش از 180 میلی ولت (میلی ولت) نیاز داشت.2 کاتالیزور ، در حالی که اکسید روتنیم به 298 میلی ولت نیاز دارد. علاوه بر این ، آلیاژ اتمی-دو فلزی Ru پایداری طولانی مدت را به مدت 100 ساعت بدون تغییر در ساختار نشان داد. علاوه بر این ، آلیاژ کبالت و آهن با کربن گرافیت نیز هدایت الکتریکی را جبران می کند و سرعت تکامل اکسیژن را بهبود می بخشد.

دانشیار مدیر لی می گوید: “این مطالعه ما را یک قدم به اقتصاد هیدروژن سبز بدون کربن نزدیک می کند. این الکتروکاتالیزور بسیار کارآمد و ارزان برای تولید اکسیژن به ما کمک می کند تا از چالش های طولانی مدت فرآیند تصفیه سوخت فسیلی عبور کنیم: تولید هیدروژن با هیدروژن بالا. تمیز کردن برای برنامه های تجاری با هزینه کم و به روشی سازگار با محیط زیست. “

این مطالعه در تاریخ 4 نوامبر در مجله به صورت آنلاین منتشر شد انرژی و علوم محیطی.


طراحی کاتالیزور برای جداسازی آب با استفاده از زیست توده از مخمر باطله


اطلاعات بیشتر:
جینسون لی و همکاران تثبیت OOH * متوسط ​​توسط اکسیژن سطحی از قبل جذب شده از یک واحد آلیاژ اتمی-دو فلزی Ru برای تولید اکسیژن فوق العاده پتانسیل بسیار کم ، انرژی و علوم محیطی (2020) DOI: 10.1039 / D0EE03183F

تهیه شده توسط م Instituteسسه علوم پایه

نقل قول: الکتروکاتالیست با عملکرد بالا و با دوام برای افزایش تولید سوخت هیدروژن (2020 ، 20 نوامبر) ، استخراج شده در 21 نوامبر سال 2020 از https://phys.org/news/2020-11- بسیار-کارآمد-طولانی-طولانی افزایش الکتروکاتالیست. html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*