મેસોપોરસ ટેન્ટેલમ ઓક્સાઇડ પર જમા થયેલ ખાસ ડિઝાઇન કરેલા ઇરિડિયમ નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ વાહકતા, ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિ અને લાંબા ગાળાની સ્થિરતામાં વધારો કરે છે.
છબી: દક્ષિણ કોરિયા અને અમેરિકાના સંશોધકોએ હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન કરવા માટે પ્રોટોન એક્સચેન્જ મેમ્બ્રેન સાથે પાણીના ખર્ચ-અસરકારક વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણને સરળ બનાવવા માટે ઓક્સિજન ઉત્ક્રાંતિ પ્રતિક્રિયા પ્રવૃત્તિમાં વધારો સાથે એક નવું ઇરિડિયમ ઉત્પ્રેરક વિકસાવ્યું છે. વધુ જાણો
વિશ્વની ઉર્જા જરૂરિયાતો સતત વધી રહી છે. સ્વચ્છ અને ટકાઉ ઉર્જા ઉકેલો માટેની આપણી શોધમાં પરિવહનક્ષમ હાઇડ્રોજન ઉર્જા ખૂબ જ આશાસ્પદ છે. આ સંદર્ભમાં, પ્રોટોન એક્સચેન્જ મેમ્બ્રેન વોટર ઇલેક્ટ્રોલાઇઝર (PEMWEs), જે પાણીના વિદ્યુત વિચ્છેદન દ્વારા વધારાની વિદ્યુત ઉર્જાને પરિવહનક્ષમ હાઇડ્રોજન ઉર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે, તેણે ખૂબ રસ ખેંચ્યો છે. જો કે, ઇલેક્ટ્રોલિસિસના એક મહત્વપૂર્ણ ઘટક, ઓક્સિજન ઉત્ક્રાંતિ પ્રતિક્રિયા (OER) ના ધીમા દર અને ઇલેક્ટ્રોડ્સમાં ઇરિડિયમ (Ir) અને રૂથેનિયમ ઓક્સાઇડ જેવા ખર્ચાળ મેટલ ઓક્સાઇડ ઉત્પ્રેરકોના ઉચ્ચ લોડિંગને કારણે હાઇડ્રોજન ઉત્પાદનમાં તેનો મોટા પાયે ઉપયોગ મર્યાદિત રહે છે. . તેથી, PEMWE ના વ્યાપક ઉપયોગ માટે ખર્ચ-અસરકારક અને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન OER ઉત્પ્રેરકોનો વિકાસ જરૂરી છે.

તાજેતરમાં, દક્ષિણ કોરિયાના ગ્વાંગજુ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજીના પ્રોફેસર ચાંગો પાર્કની આગેવાની હેઠળની કોરિયન-અમેરિકન સંશોધન ટીમે PEM પાણીના કાર્યક્ષમ વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણને પ્રાપ્ત કરવા માટે સુધારેલ ફોર્મિક એસિડ રિડક્શન પદ્ધતિ દ્વારા મેસોપોરસ ટેન્ટેલમ ઓક્સાઇડ (Ta2O5) પર આધારિત એક નવું ઇરિડિયમ નેનોસ્ટ્રક્ચર્ડ ઉત્પ્રેરક વિકસાવ્યું છે. . તેમનું સંશોધન 20 મે, 2023 ના રોજ ઓનલાઈન પ્રકાશિત થયું હતું, અને 15 ઓગસ્ટ, 2023 ના રોજ જર્નલ ઓફ પાવર સોર્સિસના વોલ્યુમ 575 માં પ્રકાશિત થશે. આ અભ્યાસ કોરિયા ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજી (KIST) ના સંશોધક ડૉ. ચેક્યોંગ બૈક દ્વારા સહ-લેખિત કરવામાં આવ્યો હતો.
"ઇલેક્ટ્રોનથી ભરપૂર Ir નેનોસ્ટ્રક્ચર એક સ્થિર મેસોપોરસ Ta2O5 સબસ્ટ્રેટ પર સમાનરૂપે વિખેરાયેલું છે જે સોફ્ટ ટેમ્પ્લેટ પદ્ધતિ દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે જે ઇથિલેનેડિયામાઇન આસપાસની પ્રક્રિયા સાથે જોડાયેલું છે, જે અસરકારક રીતે એક PEMWE બેટરીના Ir સામગ્રીને 0.3 mg cm-2 સુધી ઘટાડે છે," પ્રોફેસર પાર્કે સમજાવ્યું. એ નોંધવું મહત્વપૂર્ણ છે કે Ir/Ta2O5 ઉત્પ્રેરકની નવીન ડિઝાઇન માત્ર Ir ઉપયોગિતામાં સુધારો કરતી નથી, પરંતુ તેમાં ઉચ્ચ વાહકતા અને મોટો ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સક્રિય સપાટી વિસ્તાર પણ છે.
વધુમાં, એક્સ-રે ફોટોઇલેક્ટ્રોન અને એક્સ-રે શોષણ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી Ir અને Ta વચ્ચે મજબૂત ધાતુ-સપોર્ટ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ દર્શાવે છે, જ્યારે ઘનતા કાર્યાત્મક સિદ્ધાંત ગણતરીઓ Ta થી Ir માં ચાર્જ ટ્રાન્સફર સૂચવે છે, જે O અને OH જેવા શોષકોનું મજબૂત બંધન બનાવે છે, અને OOP ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયા દરમિયાન Ir(III) ગુણોત્તર જાળવી રાખે છે. આના પરિણામે Ir/Ta2O5 ની પ્રવૃત્તિમાં વધારો થાય છે, જે IrO2 માટે 0.48 V ની તુલનામાં 0.385 V ની ઓછી ઓવરવોલ્ટેજ ધરાવે છે.
ટીમે પ્રાયોગિક રીતે ઉત્પ્રેરકની ઉચ્ચ OER પ્રવૃત્તિનું પણ નિદર્શન કર્યું, જેમાં 10 mA cm-2 પર 288 ± 3.9 mV નો ઓવરવોલ્ટેજ અને શ્રી બ્લેક માટે અનુરૂપ મૂલ્યના 1.55 V પર 876.1 ± 125.1 A g-1 ની નોંધપાત્ર રીતે ઊંચી Ir માસ પ્રવૃત્તિ જોવા મળી. હકીકતમાં, Ir/Ta2O5 ઉત્તમ OER પ્રવૃત્તિ અને સ્થિરતા દર્શાવે છે, જે મેમ્બ્રેન-ઇલેક્ટ્રોડ એસેમ્બલીના 120 કલાકથી વધુ સિંગલ-સેલ ઓપરેશન દ્વારા વધુ પુષ્ટિ મળી હતી.
પ્રસ્તાવિત પદ્ધતિમાં બેવડા ફાયદા છે: લોડ લેવલ Ir ઘટાડવું અને OER ની કાર્યક્ષમતા વધારવી. "OER ની વધેલી કાર્યક્ષમતા PEMWE પ્રક્રિયાની ખર્ચ કાર્યક્ષમતાને પૂરક બનાવે છે, જેનાથી તેની એકંદર કામગીરીમાં સુધારો થાય છે. આ સિદ્ધિ PEMWE ના વ્યાપારીકરણમાં ક્રાંતિ લાવી શકે છે અને મુખ્ય પ્રવાહની હાઇડ્રોજન ઉત્પાદન પદ્ધતિ તરીકે તેના અપનાવવાને વેગ આપી શકે છે," આશાવાદી પ્રોફેસર પાર્ક સૂચવે છે. .

એકંદરે, આ વિકાસ આપણને ટકાઉ હાઇડ્રોજન ઊર્જા પરિવહન ઉકેલો પ્રાપ્ત કરવાની અને આમ કાર્બન તટસ્થ સ્થિતિ પ્રાપ્ત કરવાની નજીક લાવે છે.
ગ્વાંગજુ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજી (GIST) વિશે ગ્વાંગજુ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજી (GIST) એ દક્ષિણ કોરિયાના ગ્વાંગજુમાં સ્થિત એક સંશોધન યુનિવર્સિટી છે. GIST ની સ્થાપના 1993 માં થઈ હતી અને તે દક્ષિણ કોરિયાની સૌથી પ્રતિષ્ઠિત શાળાઓમાંની એક બની ગઈ છે. યુનિવર્સિટી એક મજબૂત સંશોધન વાતાવરણ બનાવવા માટે પ્રતિબદ્ધ છે જે વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજીના વિકાસને પ્રોત્સાહન આપે છે અને આંતરરાષ્ટ્રીય અને સ્થાનિક સંશોધન પ્રોજેક્ટ્સ વચ્ચે સહયોગને પ્રોત્સાહન આપે છે. "ભવિષ્યના વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજીના ગૌરવશાળી આકાર આપનાર" ના સૂત્રને વળગી રહીને, GIST ને દક્ષિણ કોરિયાની ટોચની ક્રમાંકિત યુનિવર્સિટીઓમાં સતત સ્થાન આપવામાં આવે છે.
લેખકો વિશે ડૉ. ચાંગો પાર્ક ઓગસ્ટ 2016 થી ગ્વાંગજુ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજી (GIST) માં પ્રોફેસર છે. GIST માં જોડાતા પહેલા, તેમણે સેમસંગ SDI ના વાઇસ પ્રેસિડેન્ટ તરીકે સેવા આપી હતી અને સેમસંગ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ SAIT માંથી માસ્ટર ડિગ્રી મેળવી હતી. તેમણે 1990, 1992 અને 1995 માં કોરિયા ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજીના રસાયણશાસ્ત્ર વિભાગમાંથી અનુક્રમે સ્નાતક, માસ્ટર અને ડોક્ટરેટની ડિગ્રી મેળવી હતી. તેમનું વર્તમાન સંશોધન ફ્યુઅલ સેલ્સમાં મેમ્બ્રેન ઇલેક્ટ્રોડ એસેમ્બલી અને નેનોસ્ટ્રક્ચર્ડ કાર્બન અને મિશ્ર મેટલ ઓક્સાઇડ સપોર્ટનો ઉપયોગ કરીને ઇલેક્ટ્રોલિસિસ માટે ઉત્પ્રેરક સામગ્રીના વિકાસ પર કેન્દ્રિત છે. તેમણે 126 વૈજ્ઞાનિક પેપર પ્રકાશિત કર્યા છે અને તેમની કુશળતાના ક્ષેત્રમાં 227 પેટન્ટ મેળવ્યા છે.
ડૉ. ચૈક્યોંગ બૈક કોરિયા ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજી (KIST) માં સંશોધક છે. તેઓ PEMWE OER અને MEA ઉત્પ્રેરકના વિકાસમાં સામેલ છે, જે હાલમાં એમોનિયા ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયાઓ માટે ઉત્પ્રેરક અને ઉપકરણો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. 2023 માં KIST માં જોડાતા પહેલા, ચૈક્યોંગ બૈકે ગ્વાંગજુ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજીમાંથી એનર્જી ઇન્ટિગ્રેશનમાં પીએચડીની ડિગ્રી મેળવી હતી.
ઇલેક્ટ્રોન-સમૃદ્ધ Ta2O5 દ્વારા સમર્થિત મેસોપોરસ ઇરાઇડ નેનોસ્ટ્રક્ચર ઓક્સિજન ઉત્ક્રાંતિ પ્રતિક્રિયાની પ્રવૃત્તિ અને સ્થિરતાને વધારી શકે છે.
લેખકો જાહેર કરે છે કે તેમની પાસે કોઈ સ્પર્ધાત્મક નાણાકીય હિતો અથવા વ્યક્તિગત સંબંધો નથી જે આ લેખમાં રજૂ કરેલા કાર્યને પ્રભાવિત કરી શકે.
અસ્વીકરણ: AAAS અને EurekAlert! EurekAlert પર પ્રકાશિત પ્રેસ રિલીઝની ચોકસાઈ માટે જવાબદાર નથી! ભાગ લેનાર સંસ્થા દ્વારા અથવા EurekAlert સિસ્ટમ દ્વારા માહિતીનો કોઈપણ ઉપયોગ.

જો તમને વધુ માહિતી જોઈતી હોય, તો કૃપા કરીને મને ઇમેઇલ મોકલો.
ઈ-મેલ:
info@pulisichem.cn
ફોન:
+૮૬-૫૩૩-૩૧૪૯૫૯૮