இடைத்துளை டான்டலம் ஆக்சைடின் மீது படியவைக்கப்பட்ட, சிறப்பாக வடிவமைக்கப்பட்ட இரிடியம் நானோ கட்டமைப்புகள், கடத்துத்திறன், வினையூக்கச் செயல்பாடு மற்றும் நீண்டகால நிலைத்தன்மை ஆகியவற்றை மேம்படுத்துகின்றன.
படம்: தென் கொரியா மற்றும் அமெரிக்காவைச் சேர்ந்த ஆராய்ச்சியாளர்கள், புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வைப் பயன்படுத்தி நீரைச் செலவு குறைந்த முறையில் மின்னாற்பகுத்து ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்வதற்கு, மேம்படுத்தப்பட்ட ஆக்சிஜன் உருவாக்கும் வினைத்திறன் கொண்ட ஒரு புதிய இரிடியம் வினையூக்கியை உருவாக்கியுள்ளனர். மேலும் அறிக.
உலகின் ஆற்றல் தேவைகள் தொடர்ந்து அதிகரித்து வருகின்றன. தூய்மையான மற்றும் நீடித்த ஆற்றல் தீர்வுகளைக் கண்டறியும் நமது தேடலில், எடுத்துச் செல்லக்கூடிய ஹைட்ரஜன் ஆற்றல் பெரும் நம்பிக்கையை அளிக்கிறது. இவ்வகையில், நீர் மின்னாற்பகுப்பு மூலம் உபரி மின் ஆற்றலை எடுத்துச் செல்லக்கூடிய ஹைட்ரஜன் ஆற்றலாக மாற்றும் புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வு நீர் மின்னாற்பகுப்பிகள் (PEMWEs) மிகுந்த ஆர்வத்தை ஈர்த்துள்ளன. இருப்பினும், மின்னாற்பகுப்பின் ஒரு முக்கிய அங்கமான ஆக்சிஜன் உருவாக்கும் வினையின் (OER) மெதுவான விகிதம் மற்றும் மின்முனைகளில் இரிடியம் (Ir) மற்றும் ருத்தேனியம் ஆக்சைடு போன்ற விலையுயர்ந்த உலோக ஆக்சைடு வினையூக்கிகளை அதிக அளவில் ஏற்றுவதில் உள்ள வரம்புகள் காரணமாக, ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியில் இதன் பெரிய அளவிலான பயன்பாடு குறைவாகவே உள்ளது. எனவே, PEMWE-யின் பரவலான பயன்பாட்டிற்கு, செலவு குறைந்த மற்றும் உயர் செயல்திறன் கொண்ட OER வினையூக்கிகளை உருவாக்குவது அவசியமாகிறது.

சமீபத்தில், தென் கொரியாவின் குவாங்ஜு அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப நிறுவனத்தைச் சேர்ந்த பேராசிரியர் சாங்ஹோ பார்க் தலைமையிலான ஒரு கொரிய-அமெரிக்க ஆய்வுக் குழு, PEM நீரின் திறமையான மின்னாற்பகுப்பை அடைவதற்காக, மேம்படுத்தப்பட்ட ஃபார்மிக் அமில ஒடுக்க முறையின் மூலம் இடைத்துளை டான்டலம் ஆக்சைடை (Ta2O5) அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு புதிய இரிடியம் நானோகட்டமைப்பு வினையூக்கியை உருவாக்கியுள்ளது. அவர்களின் ஆய்வு மே 20, 2023 அன்று இணையத்தில் வெளியிடப்பட்டது, மேலும் இது ஆகஸ்ட் 15, 2023 அன்று 'ஜர்னல் ஆஃப் பவர் சோர்சஸ்' இதழின் தொகுதி 575-இல் வெளியிடப்படும். இந்த ஆய்வை கொரிய அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப நிறுவனத்தின் (KIST) ஆராய்ச்சியாளரான டாக்டர் சேக்யோங் பைக் இணைந்து எழுதியுள்ளார்.
"மென்மையான வார்ப்புரு முறை மற்றும் எத்திலீன்டையமீன் சூழ் செயல்முறை ஆகியவற்றை இணைத்துத் தயாரிக்கப்பட்ட ஒரு நிலையான இடைத்துளை Ta2O5 அடித்தளத்தின் மீது, எலக்ட்ரான் செறிந்த Ir நானோகட்டமைப்பு சீராகப் பரப்பப்பட்டுள்ளது. இது ஒரு PEMWE மின்கலத்தின் Ir உள்ளடக்கத்தை 0.3 mg cm-2 ஆகத் திறம்படக் குறைக்கிறது," என்று பேராசிரியர் பார்க் விளக்கினார். Ir/Ta2O5 வினையூக்கியின் இந்த புதுமையான வடிவமைப்பு, Ir பயன்பாட்டை மேம்படுத்துவது மட்டுமல்லாமல், அதிக கடத்துத்திறன் மற்றும் ஒரு பெரிய மின்வேதியியல் ரீதியாகச் செயல்படும் மேற்பரப்புப் பரப்பையும் கொண்டுள்ளது என்பது குறிப்பிடத்தக்கது.
மேலும், எக்ஸ்-கதிர் ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான் மற்றும் எக்ஸ்-கதிர் உறிஞ்சுதல் நிறமாலையியல் ஆகியவை Ir மற்றும் Ta இடையே வலுவான உலோக-தாங்கி இடைவினைகளை வெளிப்படுத்துகின்றன. அதே நேரத்தில், அடர்த்தி செயல்பாட்டுக் கோட்பாட்டுக் கணக்கீடுகள், Ta-விலிருந்து Ir-க்கு மின்னூட்டப் பரிமாற்றம் நிகழ்வதைக் குறிப்பிடுகின்றன. இது O மற்றும் OH போன்ற உறிஞ்சிகளின் வலுவான பிணைப்பை ஏற்படுத்துகிறது, மேலும் OOP ஆக்சிஜனேற்றச் செயல்முறையின் போது Ir(III) விகிதத்தைப் பராமரிக்கிறது. இதன் விளைவாக, IrO2-க்கான 0.48 V மிகை மின்னழுத்தத்துடன் ஒப்பிடும்போது, ​​0.385 V என்ற குறைந்த மிகை மின்னழுத்தத்தைக் கொண்ட Ir/Ta2O5-இன் செயல்பாடு அதிகரிக்கிறது.
இந்தக் குழு, வினையூக்கியின் உயர் OER செயல்பாட்டை சோதனை ரீதியாகவும் நிரூபித்தது. 10 mA cm-2 இல் 288 ± 3.9 mV மிகை மின்னழுத்தத்தையும், 1.55 V இல் 876.1 ± 125.1 A g-1 என்ற குறிப்பிடத்தக்க உயர் Ir நிறைச் செயல்பாட்டையும் அது கண்டறிந்தது. உண்மையில், Ir/Ta2O5 சிறந்த OER செயல்பாட்டையும் நிலைத்தன்மையையும் வெளிப்படுத்துகிறது. சவ்வு-மின்முனை அமைப்பின் 120 மணி நேரத்திற்கும் மேலான ஒற்றை-கலச் செயல்பாட்டின் மூலம் இது மேலும் உறுதிப்படுத்தப்பட்டது.
முன்மொழியப்பட்ட இந்த முறையானது, சுமை நிலை Ir-ஐக் குறைப்பது மற்றும் OER-இன் செயல்திறனை அதிகரிப்பது ஆகிய இரட்டை நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. “OER-இன் அதிகரித்த செயல்திறனானது, PEMWE செயல்முறையின் செலவுத் திறனுக்குத் துணைபுரிந்து, அதன் ஒட்டுமொத்த செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது. இந்தச் சாதனையானது, PEMWE-இன் வணிகமயமாக்கலில் ஒரு புரட்சியை ஏற்படுத்தி, அதனை ஒரு பிரதான ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி முறையாக ஏற்றுக்கொள்வதை விரைவுபடுத்தக்கூடும்,” என்று நம்பிக்கையுடன் பேராசிரியர் பார்க் கூறுகிறார்.

ஒட்டுமொத்தமாக, இந்த முன்னேற்றம், நிலையான ஹைட்ரஜன் ஆற்றல் போக்குவரத்துத் தீர்வுகளை அடைவதற்கும், அதன் மூலம் கார்பன் நடுநிலை நிலையை எட்டுவதற்கும் நம்மை மேலும் நெருக்கமாகக் கொண்டு செல்கிறது.
குவாங்ஜு அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப நிறுவனம் (GIST) பற்றி: குவாங்ஜு அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப நிறுவனம் (GIST) என்பது தென் கொரியாவின் குவாங்ஜுவில் அமைந்துள்ள ஒரு ஆராய்ச்சிப் பல்கலைக்கழகம் ஆகும். GIST 1993-ல் நிறுவப்பட்டது மற்றும் தென் கொரியாவின் மிகவும் மதிப்புமிக்க கல்வி நிறுவனங்களில் ஒன்றாக மாறியுள்ளது. அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சியை ஊக்குவிக்கும் மற்றும் சர்வதேச மற்றும் உள்நாட்டு ஆராய்ச்சித் திட்டங்களுக்கு இடையிலான ஒத்துழைப்பை மேம்படுத்தும் ஒரு வலுவான ஆராய்ச்சிச் சூழலை உருவாக்குவதில் இந்தப் பல்கலைக்கழகம் உறுதியாக உள்ளது. "எதிர்காலத்தின் அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்பத்தை பெருமையுடன் வடிவமைப்பவர்" என்ற குறிக்கோளைப் பின்பற்றி, GIST தென் கொரியாவின் சிறந்த பல்கலைக்கழகங்களில் ஒன்றாகத் தொடர்ந்து தரவரிசைப்படுத்தப்படுகிறது.
ஆசிரியர்களைப் பற்றி: டாக்டர். சாங்ஹோ பார்க், ஆகஸ்ட் 2016 முதல் குவாங்ஜு அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப நிறுவனத்தில் (GIST) பேராசிரியராகப் பணியாற்றி வருகிறார். GIST-ல் சேர்வதற்கு முன்பு, அவர் சாம்சங் SDI-யின் துணைத் தலைவராகப் பணியாற்றினார் மற்றும் சாம்சங் எலக்ட்ரானிக்ஸ் SAIT-ல் முதுகலைப் பட்டம் பெற்றார். அவர் தனது இளங்கலை, முதுகலை மற்றும் முனைவர் பட்டங்களை முறையே 1990, 1992 மற்றும் 1995-ஆம் ஆண்டுகளில் கொரியா அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப நிறுவனத்தின் வேதியியல் துறையிலிருந்து பெற்றார். அவரது தற்போதைய ஆராய்ச்சி, நானோகட்டமைப்பு கார்பன் மற்றும் கலப்பு உலோக ஆக்சைடு தாங்கிகளைப் பயன்படுத்தி எரிபொருள் மின்கலங்கள் மற்றும் மின்னாற்பகுப்பில் உள்ள சவ்வு மின்முனை அமைப்புகளுக்கான வினைவேகப் பொருட்களை உருவாக்குவதில் கவனம் செலுத்துகிறது. அவர் தனது நிபுணத்துவத் துறையில் 126 அறிவியல் கட்டுரைகளை வெளியிட்டுள்ளார் மற்றும் 227 காப்புரிமைகளைப் பெற்றுள்ளார்.
டாக்டர் சேக்யோங் பைக், கொரிய அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப நிறுவனத்தில் (KIST) ஒரு ஆராய்ச்சியாளராக உள்ளார். அவர் PEMWE OER மற்றும் MEA வினையூக்கிகளின் மேம்பாட்டில் ஈடுபட்டுள்ளார், தற்போது அம்மோனியா ஆக்சிஜனேற்ற வினைகளுக்கான வினையூக்கிகள் மற்றும் சாதனங்களில் கவனம் செலுத்துகிறார். 2023-ல் KIST-ல் சேருவதற்கு முன்பு, சேக்யோங் பைக் குவாங்ஜு அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப நிறுவனத்தில் இருந்து ஆற்றல் ஒருங்கிணைப்பில் தனது முனைவர் பட்டத்தைப் பெற்றார்.
எலக்ட்ரான் செறிந்த Ta2O5 ஆல் ஆதரிக்கப்படும் இடைத்துளை ஐரைடு நானோகட்டமைப்பானது, ஆக்சிஜன் உருவாக்கும் வினையின் செயல்பாட்டையும் நிலைத்தன்மையையும் மேம்படுத்தும் திறன் கொண்டது.
இந்தக் கட்டுரையில் வழங்கப்பட்டுள்ள படைப்பைப் பாதித்திருக்கக்கூடிய, தங்களுக்குத் தெரிந்த எந்தவொரு போட்டியிடும் நிதி நலன்களோ அல்லது தனிப்பட்ட உறவுகளோ இல்லை என்று ஆசிரியர்கள் அறிவிக்கின்றனர்.
பொறுப்புத் துறப்பு: EurekAlert!-இல் வெளியிடப்படும் செய்திக் குறிப்புகளின் துல்லியத்தன்மைக்கு AAAS மற்றும் EurekAlert! பொறுப்பல்ல. பங்கேற்கும் அமைப்பு மூலமாகவோ அல்லது EurekAlert அமைப்பு மூலமாகவோ தகவல்களைப் பயன்படுத்துவது.

உங்களுக்கு மேலும் தகவல் தேவைப்பட்டால், எனக்கு மின்னஞ்சல் அனுப்பவும்.
மின்னஞ்சல்:
info@pulisichem.cn
தொலைபேசி:
+86-533-3149598