Posebno dizajnirane iridijeve nanostrukture nanesene na mezoporozni tantalov oksid poboljšavaju vodljivost, katalitičku aktivnost i dugoročnu stabilnost.
Slika: Istraživači u Južnoj Koreji i SAD-u razvili su novi iridijev katalizator s povećanom aktivnošću reakcije izdvajanja kisika kako bi olakšali isplativu elektrolizu vode s membranom za izmjenu protona za proizvodnju vodika. saznajte više
Svjetske energetske potrebe i dalje rastu. Prijenosna vodikova energija predstavlja veliko obećanje u našoj potrazi za čistim i održivim energetskim rješenjima. U tom smislu, elektrolizatori vode s membranom za protonsku izmjenu (PEMWE), koji pretvaraju višak električne energije u prenosivu vodikovu energiju putem elektrolize vode, privukli su veliko zanimanje. Međutim, njegova primjena u proizvodnji vodika u velikim razmjerima ostaje ograničena zbog spore brzine reakcije razvijanja kisika (OER), važne komponente elektrolize, a veliko opterećenje elektroda skupim metalnim oksidnim katalizatorima poput iridija (Ir) i rutenijevog oksida je ograničeno. Stoga je za široku primjenu PEMWE-a potreban razvoj isplativih i visokoučinkovitih OER katalizatora.

Nedavno je korejsko-američki istraživački tim, predvođen profesorom Changho Parkom s Instituta za znanost i tehnologiju Gwangju u Južnoj Koreji, razvio novi iridijev nanostrukturni katalizator na bazi mezoporoznog tantalovog oksida (Ta2O5) kroz poboljšanu metodu redukcije mravlje kiseline kako bi se postigla učinkovita elektroliza PEM vode. Njihovo istraživanje objavljeno je online 20. svibnja 2023. i bit će objavljeno u svesku 575 časopisa Journal of Power Sources 15. kolovoza 2023. Koautor studije bio je dr. Chaekyong Baik, istraživač na Korejskom institutu za znanost i tehnologiju (KIST).
„Elektronima bogata Ir nanostruktura jednoliko je raspršena na stabilnoj mezoporoznoj Ta2O5 podlozi pripremljenoj metodom mekog predloška u kombinaciji s postupkom okruživanja etilendiaminom, što učinkovito smanjuje sadržaj Ir u jednoj PEMWE bateriji na 0,3 mg cm-2“, objasnio je profesor Park. Važno je napomenuti da inovativni dizajn Ir/Ta2O5 katalizatora ne samo da poboljšava iskorištenost Ir, već ima i veću vodljivost i veću elektrokemijski aktivnu površinu.
Osim toga, rendgenska fotoelektronska i rendgenska apsorpcijska spektroskopija otkrivaju jake interakcije metala i nosača između Ir i Ta, dok izračuni teorije funkcionala gustoće ukazuju na prijenos naboja s Ta na Ir, što uzrokuje jako vezanje adsorbata poput O i OH, te održava omjer Ir(III) tijekom procesa oksidacije OOP-a. To zauzvrat rezultira povećanom aktivnošću Ir/Ta2O5, koji ima niži prenapon od 0,385 V u usporedbi s 0,48 V za IrO2.
Tim je također eksperimentalno pokazao visoku OER aktivnost katalizatora, uočavajući prenapon od 288 ± 3,9 mV pri 10 mA cm-2 i značajno visoku masenu aktivnost Ir od 876,1 ± 125,1 A g-1 pri 1,55 V do odgovarajuće vrijednosti za g. Blacka. Zapravo, Ir/Ta2O5 pokazuje izvrsnu OER aktivnost i stabilnost, što je dodatno potvrđeno s više od 120 sati rada membransko-elektrodnog sklopa u jednoj ćeliji.
Predložena metoda ima dvostruku prednost smanjenja razine opterećenja Ir i povećanja učinkovitosti OER-a. „Povećana učinkovitost OER-a nadopunjuje isplativost PEMWE procesa, čime se poboljšavaju njegove ukupne performanse. Ovo postignuće moglo bi revolucionirati komercijalizaciju PEMWE-a i ubrzati njegovo usvajanje kao glavne metode proizvodnje vodika“, sugerira optimistični profesor Park.

Sveukupno, ovaj razvoj nas približava postizanju održivih rješenja za prijevoz vodikove energije i time postizanju ugljično neutralnog statusa.
O Gwangju institutu za znanost i tehnologiju (GIST) Gwangju institut za znanost i tehnologiju (GIST) je istraživačko sveučilište smješteno u Gwangjuu u Južnoj Koreji. GIST je osnovan 1993. godine i postao je jedna od najprestižnijih škola u Južnoj Koreji. Sveučilište je posvećeno stvaranju snažnog istraživačkog okruženja koje potiče razvoj znanosti i tehnologije te potiče suradnju između međunarodnih i domaćih istraživačkih projekata. Držeći se mota „Ponosni oblikovatelj znanosti i tehnologije budućnosti“, GIST se dosljedno svrstava među najbolje rangirana sveučilišta u Južnoj Koreji.
O autorima Dr. Changho Park profesor je na Gwangju institutu za znanost i tehnologiju (GIST) od kolovoza 2016. Prije dolaska u GIST, bio je potpredsjednik Samsung SDI-ja i magistrirao na Samsung Electronics SAIT-u. Prvostupnički, magistarski i doktorski studij stekao je na Odjelu za kemiju Korejskog instituta za znanost i tehnologiju 1990., 1992. i 1995. godine. Njegovo trenutno istraživanje usmjereno je na razvoj katalitičkih materijala za sklopove membranskih elektroda u gorivnim ćelijama i elektrolizu korištenjem nanostrukturiranih ugljičnih i miješanih metalnih oksidnih nosača. Objavio je 126 znanstvenih radova i primio 227 patenata u svom području stručnosti.
Dr. Chaekyong Baik je istraživač na Korejskom institutu za znanost i tehnologiju (KIST). Uključen je u razvoj PEMWE OER i MEA katalizatora, s trenutnim fokusom na katalizatore i uređaje za reakcije oksidacije amonijaka. Prije nego što se pridružio KIST-u 2023. godine, Chaekyung Baik je doktorirao iz energetske integracije na Gwangju institutu za znanost i tehnologiju.
Mezoporozna iridna nanostruktura podržana elektronima bogatim Ta2O5 može poboljšati aktivnost i stabilnost reakcije izdvajanja kisika.
Autori izjavljuju da nemaju poznatih konkurentskih financijskih interesa ili osobnih odnosa koji bi mogli utjecati na rad predstavljen u ovom članku.
Odricanje od odgovornosti: AAAS i EurekAlert! nisu odgovorni za točnost priopćenja za javnost objavljenih na EurekAlertu! Bilo kakva upotreba informacija od strane organizacije sudionice ili putem EurekAlert sustava.

Ako želite više informacija, pošaljite mi e-poštu.
E-pošta：
info@pulisichem.cn
Tel.：
+86-533-3149598