[ad_1]

تصویر

تصویر: 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 بهترین فعالیت انتشار اکسیژن را نمایش می دهد … بیشتر

اعتبار: IBS

فراوانی تمیز. قابل انعطاف. به اندازه کافی جذاب است و توضیح می دهد که چرا هیدروژن ، متداول ترین مولکول در جهان ، نام خود را به عنوان بخشی از روز ملی هیدروژن و سلول های سوختی بر دوش می کشد. وزارت انرژی ایالات متحده برای بهره برداری از انرژی و انرژی های تجدیدپذیر که برای نشان دادن وزن اتمی هیدروژن توسط 10000 انتخاب می شود ، پیشرفت های هیدروژن را در 8 اکتبر 2015 نشان می دهد. هنگامی که هیدروژن در سلول سوختی مصرف می شود (مولکول آب را جذب می کند) H2O 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 آن به عنوان یک منبع انرژی با کربن صفر ، نامحدود است: حمل و نقل ، تجاری ، صنعتی ، مسکونی و قابل حمل.

در حالی که فرایندهای سنتی تولید هیدروژن به سوخت های فسیلی یا CO2 نیاز دارند ، 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. از اکسید روتنیوم نجیب بر پایه فلز (RuO2) و اکسید ایریدیم (IrO2) برای بهبود سرعت تولید اکسیژن استفاده می شود. با این حال ، این کاتالیزورهای فلزات گرانبها بسیار گران هستند و از ثبات طولانی مدت ضعیفی برخوردار هستند.

تیم تحقیقاتی IBS با هدایت دانشیار LEE Hyoyoung از مرکز فیزیک مجتمع ساختارهای نانو 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-دو فلزی روتنیم (Ru) استفاده کردیم. کوپلیمرها سنتز خوشه های کروی مولکول های هیدروکربن را تسهیل می کنند که بخشهای محلول و نامحلول آنها هسته و پوسته را تشکیل می دهند. در این مطالعه ، تمایل آنها به یک ساختار شیمیایی منحصر به فرد اجازه می دهد تا یک ترکیب “بسیار کارآمد” آلیاژ اتمی Ru موجود در یک کامپوزیت فلزی پایدار از آهن کبالت (Co-Fe) احاطه شده توسط پوسته کربن متخلخل ، معیوب و گرافیت ، اجازه می دهد. کومار اشوانی ، نویسندگان مشترک این تحقیق.

“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 بازده کلی می شود. 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 فرآیند 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. الکتروکاتالیست نجیب پیشرفته فقط برای افزایش چگالی جریان 10 میلی آمپر (میلی آمپر) در سانتی متر مربع کاتالیزور فقط به ولتاژ 180 میلی ولت (میلی ولت) نیاز دارد ، 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.

همکار لی توضیح می دهد: “این مطالعه ما را به اقتصاد عاری از هیدروژن بدون کربن و سبز نزدیک می کند. این الکتروکاتالیست بسیار کارآمد و ارزان تولید کننده اکسیژن به ما کمک می کند تا از چالش های طولانی مدت فرآیند تصفیه سوخت فسیلی عبور کنیم: تولید هیدروژن با خلوص بالا 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.

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! هیچ مسئولیتی در قبال صحت گزارشهای خبری منتشر شده در EurekAlert ندارند! از طریق موسسات کمک کننده یا استفاده از هرگونه اطلاعات از طریق سیستم EurekAlert.

[ad_2]

منبع: kolah-news.ir

ایندکسر