मेसोपोरस टॅंटलम ऑक्साईडवर जमा केलेले विशेषतः डिझाइन केलेले इरिडियम नॅनोस्ट्रक्चर्स चालकता, उत्प्रेरक क्रियाकलाप आणि दीर्घकालीन स्थिरता वाढवतात.
प्रतिमा: दक्षिण कोरिया आणि अमेरिकेतील संशोधकांनी हायड्रोजन तयार करण्यासाठी प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन वापरून पाण्याचे किफायतशीर इलेक्ट्रोलिसिस सुलभ करण्यासाठी ऑक्सिजन उत्क्रांती प्रतिक्रिया क्रियाकलाप वाढवणारा एक नवीन इरिडियम उत्प्रेरक विकसित केला आहे. अधिक जाणून घ्या
जगाच्या ऊर्जेच्या गरजा वाढतच आहेत. स्वच्छ आणि शाश्वत ऊर्जा उपायांच्या शोधात वाहतूक करण्यायोग्य हायड्रोजन ऊर्जा मोठी आशा देते. या संदर्भात, प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन वॉटर इलेक्ट्रोलायझर्स (PEMWEs), जे पाण्यातील इलेक्ट्रोलायझिसद्वारे अतिरिक्त विद्युत उर्जेचे वाहतूक करण्यायोग्य हायड्रोजन उर्जेमध्ये रूपांतर करतात, त्यांनी खूप रस घेतला आहे. तथापि, इलेक्ट्रोलायझिसचा एक महत्त्वाचा घटक असलेल्या ऑक्सिजन उत्क्रांती अभिक्रिया (OER) च्या मंद गतीमुळे आणि इलेक्ट्रोडमध्ये इरिडियम (Ir) आणि रुथेनियम ऑक्साईड सारख्या महागड्या धातू ऑक्साईड उत्प्रेरकांचे उच्च लोडिंग मर्यादित असल्यामुळे हायड्रोजन उत्पादनात त्याचा मोठ्या प्रमाणात वापर मर्यादित आहे. . म्हणून, PEMWE च्या व्यापक वापरासाठी किफायतशीर आणि उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या OER उत्प्रेरकांचा विकास आवश्यक आहे.

अलीकडेच, दक्षिण कोरियातील ग्वांगजू इन्स्टिट्यूट ऑफ सायन्स अँड टेक्नॉलॉजीचे प्रोफेसर चांगो पार्क यांच्या नेतृत्वाखालील कोरियन-अमेरिकन संशोधन पथकाने पीईएम पाण्याचे कार्यक्षम इलेक्ट्रोलिसिस साध्य करण्यासाठी सुधारित फॉर्मिक अॅसिड रिडक्शन पद्धतीद्वारे मेसोपोरस टॅंटलम ऑक्साईड (Ta2O5) वर आधारित एक नवीन इरिडियम नॅनोस्ट्रक्चर्ड कॅटॅलिस्ट विकसित केला. . त्यांचे संशोधन २० मे २०२३ रोजी ऑनलाइन प्रकाशित झाले आणि १५ ऑगस्ट २०२३ रोजी जर्नल ऑफ पॉवर सोर्सेसच्या खंड ५७५ मध्ये प्रकाशित केले जाईल. या अभ्यासाचे सह-लेखक कोरिया इन्स्टिट्यूट ऑफ सायन्स अँड टेक्नॉलॉजी (KIST) चे संशोधक डॉ. चायक्योंग बायक आहेत.
"इलेक्ट्रॉन-समृद्ध Ir नॅनोस्ट्रक्चर हे इथिलीनेडायमिन सभोवतालच्या प्रक्रियेसह सॉफ्ट टेम्पलेट पद्धतीने तयार केलेल्या स्थिर मेसोपोरस Ta2O5 सब्सट्रेटवर एकसमानपणे विखुरलेले आहे, जे एका PEMWE बॅटरीमधील Ir सामग्री प्रभावीपणे 0.3 mg cm-2 पर्यंत कमी करते," प्रोफेसर पार्क यांनी स्पष्ट केले. हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे की Ir/Ta2O5 उत्प्रेरकाची नाविन्यपूर्ण रचना केवळ Ir वापर सुधारत नाही तर उच्च चालकता आणि मोठे इलेक्ट्रोकेमिकली सक्रिय पृष्ठभाग क्षेत्र देखील आहे.
याव्यतिरिक्त, एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन आणि एक्स-रे अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी Ir आणि Ta मधील मजबूत धातू-समर्थन परस्परसंवाद प्रकट करतात, तर घनता कार्यात्मक सिद्धांत गणना Ta पासून Ir मध्ये चार्ज ट्रान्सफर दर्शवते, ज्यामुळे O आणि OH सारख्या शोषकांचे मजबूत बंधन होते आणि OOP ऑक्सिडेशन प्रक्रियेदरम्यान Ir(III) गुणोत्तर राखले जाते. यामुळे Ir/Ta2O5 ची क्रियाकलाप वाढते, ज्यामध्ये IrO2 साठी 0.48 V च्या तुलनेत 0.385 V कमी ओव्हरव्होल्टेज असते.
या पथकाने उत्प्रेरकाची उच्च OER क्रियाकलाप प्रायोगिकरित्या प्रदर्शित केला, ज्यामध्ये १० mA cm-२ वर २८८ ± ३.९ mV चा ओव्हरव्होल्टेज आणि संबंधित मूल्याच्या १.५५ V वर ८७६.१ ± १२५.१ A g-१ चा लक्षणीय उच्च Ir वस्तुमान क्रियाकलाप आढळला. मिस्टर ब्लॅकसाठी. खरं तर, Ir/Ta2O5 उत्कृष्ट OER क्रियाकलाप आणि स्थिरता प्रदर्शित करते, ज्याची पुष्टी मेम्ब्रेन-इलेक्ट्रोड असेंब्लीच्या १२० तासांपेक्षा जास्त काळ एकल-सेल ऑपरेशनद्वारे झाली.
प्रस्तावित पद्धतीचा दुहेरी फायदा म्हणजे भार पातळी Ir कमी करणे आणि OER ची कार्यक्षमता वाढवणे. "OER ची वाढलेली कार्यक्षमता PEMWE प्रक्रियेच्या खर्च कार्यक्षमतेला पूरक ठरते, ज्यामुळे त्याची एकूण कामगिरी सुधारते. ही उपलब्धी PEMWE च्या व्यापारीकरणात क्रांती घडवू शकते आणि मुख्य प्रवाहातील हायड्रोजन उत्पादन पद्धत म्हणून त्याचा अवलंब वेगवान करू शकते," असे आशावादी प्राध्यापक पार्क सुचवतात.

एकंदरीत, या विकासामुळे आपल्याला शाश्वत हायड्रोजन ऊर्जा वाहतूक उपाय साध्य करण्याच्या आणि अशा प्रकारे कार्बन न्यूट्रल दर्जा प्राप्त करण्याच्या जवळ आणले आहे.
ग्वांगजू इन्स्टिट्यूट ऑफ सायन्स अँड टेक्नॉलॉजी (GIST) बद्दल ग्वांगजू इन्स्टिट्यूट ऑफ सायन्स अँड टेक्नॉलॉजी (GIST) हे दक्षिण कोरियातील ग्वांगजू येथे स्थित एक संशोधन विद्यापीठ आहे. GIST ची स्थापना १९९३ मध्ये झाली आणि ती दक्षिण कोरियातील सर्वात प्रतिष्ठित शाळांपैकी एक बनली आहे. हे विद्यापीठ विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाच्या विकासाला चालना देणारे आणि आंतरराष्ट्रीय आणि देशांतर्गत संशोधन प्रकल्पांमध्ये सहकार्याला प्रोत्साहन देणारे एक मजबूत संशोधन वातावरण तयार करण्यासाठी वचनबद्ध आहे. "भविष्यातील विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाचा अभिमानी आकार देणारा" या ब्रीदवाक्याचे पालन करून, GIST ला दक्षिण कोरियामधील सर्वोच्च क्रमांकाच्या विद्यापीठांमध्ये सातत्याने स्थान दिले जाते.
लेखकांबद्दल डॉ. चांगो पार्क हे ऑगस्ट २०१६ पासून ग्वांगजू इन्स्टिट्यूट ऑफ सायन्स अँड टेक्नॉलॉजी (GIST) मध्ये प्राध्यापक आहेत. GIST मध्ये सामील होण्यापूर्वी, त्यांनी सॅमसंग SDI चे उपाध्यक्ष म्हणून काम केले आणि सॅमसंग इलेक्ट्रॉनिक्स SAIT मधून पदव्युत्तर पदवी प्राप्त केली. त्यांनी १९९०, १९९२ आणि १९९५ मध्ये कोरिया इन्स्टिट्यूट ऑफ सायन्स अँड टेक्नॉलॉजीच्या रसायनशास्त्र विभागातून अनुक्रमे बॅचलर, मास्टर आणि डॉक्टरेट पदवी प्राप्त केली. त्यांचे सध्याचे संशोधन इंधन पेशींमध्ये मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोड असेंब्लीसाठी उत्प्रेरक पदार्थांच्या विकासावर आणि नॅनोस्ट्रक्चर्ड कार्बन आणि मिश्रित धातू ऑक्साईड सपोर्ट वापरून इलेक्ट्रोलिसिसवर केंद्रित आहे. त्यांनी १२६ वैज्ञानिक पेपर प्रकाशित केले आहेत आणि त्यांच्या कौशल्याच्या क्षेत्रात २२७ पेटंट प्राप्त केले आहेत.
डॉ. चायक्योंग बायक हे कोरिया इन्स्टिट्यूट ऑफ सायन्स अँड टेक्नॉलॉजी (KIST) येथे संशोधक आहेत. ते PEMWE OER आणि MEA उत्प्रेरकांच्या विकासात सहभागी आहेत, सध्या ते अमोनिया ऑक्सिडेशन प्रतिक्रियांसाठी उत्प्रेरक आणि उपकरणांवर लक्ष केंद्रित करतात. २०२३ मध्ये KIST मध्ये सामील होण्यापूर्वी, चायक्योंग बायक यांनी ग्वांगजू इन्स्टिट्यूट ऑफ सायन्स अँड टेक्नॉलॉजीमधून एनर्जी इंटिग्रेशनमध्ये पीएचडी प्राप्त केली.
इलेक्ट्रॉन-समृद्ध Ta2O5 द्वारे समर्थित मेसोपोरस आयराइड नॅनोस्ट्रक्चर ऑक्सिजन उत्क्रांती अभिक्रियाची क्रियाशीलता आणि स्थिरता वाढवू शकते.
लेखकांनी जाहीर केले आहे की त्यांच्याकडे असे कोणतेही ज्ञात स्पर्धात्मक आर्थिक हितसंबंध किंवा वैयक्तिक संबंध नाहीत जे या लेखात सादर केलेल्या कामावर प्रभाव टाकू शकतील असे दिसून आले असेल.
अस्वीकरण: AAAS आणि EurekAlert! युरेकअलर्टवर प्रकाशित झालेल्या प्रेस रिलीझच्या अचूकतेसाठी जबाबदार नाहीत! सहभागी संस्थेने किंवा युरेकअलर्ट सिस्टमद्वारे माहितीचा कोणताही वापर.

जर तुम्हाला अधिक माहिती हवी असेल तर कृपया मला ईमेल पाठवा.
ई-मेल:
info@pulisichem.cn
दूरध्वनी:
+८६-५३३-३१४९५९८