Speziell entwéckelt Iridium-Nanostrukturen, déi op mesoporösem Tantaloxid ofgesat sinn, verbesseren d'Konduktivitéit, d'katalytesch Aktivitéit an d'laangfristeg Stabilitéit.
Bild: Fuerscher a Südkorea an den USA hunn en neien Iridiumkatalysator mat erhéichter Sauerstoffentwécklungsreaktiounsaktivitéit entwéckelt, fir eng kosteneffektiv Elektrolyse vu Waasser mat enger Protonenaustauschmembran ze erliichteren, fir Waasserstoff ze produzéieren. Méi Informatiounen
De weltwäite Energiebedarf wiisst weider. Transportabel Waasserstoffenergie hält villverspriechend an eiser Sich no propperen an nohaltege Energieléisungen. An dëser Hisiicht hunn d'Protonenaustauschmembran-Waasserelektrolyser (PEMWEs), déi iwwerschësseg elektresch Energie duerch Waasserelektrolyse a transportabel Waasserstoffenergie ëmwandelen, vill Interessi op sech gezunn. Seng groussskaleleg Uwendung an der Waasserstoffproduktioun bleift awer limitéiert wéinst der lueser Geschwindegkeet vun der Sauerstoffentwécklungsreaktioun (OER), enger wichteger Komponent vun der Elektrolyse, an der héijer Belaaschtung vun deieren Metalloxidkatalysatoren wéi Iridium (Ir) a Rutheniumoxid an den Elektroden. Dofir ass d'Entwécklung vu käschtegënschtegen an héichperformante OER-Katalysatoren néideg fir déi wäit verbreet Uwendung vu PEMWE.

Viru kuerzem huet en koreanesch-amerikanescht Fuerschungsteam ënnert der Leedung vum Professer Changho Park vum Gwangju Institute of Science and Technology a Südkorea en neien Iridium-Nanostrukturkatalysator op Basis vu mesoporösem Tantaloxid (Ta2O5) duerch eng verbessert Formensäurereduktiounsmethod entwéckelt, fir eng effizient Elektrolyse vu PEM-Waasser z'erreechen. Hir Fuerschung gouf den 20. Mee 2023 online publizéiert a gëtt de 15. August 2023 am Band 575 vum Journal of Power Sources publizéiert. D'Studie gouf vum Dr. Chaekyong Baik, engem Fuerscher um Korea Institute of Science and Technology (KIST), Co-Auteur.
„Déi elektronräich Ir-Nanostruktur ass gläichméisseg op engem stabile mesoporösen Ta2O5-Substrat dispergéiert, dat mat der Soft-Template-Method a Kombinatioun mam Ethylendiamin-Surrounding-Prozess preparéiert gëtt, wat den Ir-Gehalt vun enger eenzeger PEMWE-Batterie effektiv op 0,3 mg cm-2 reduzéiert“, erkläert de Professer Park. Et ass wichteg ze bemierken, datt den innovativen Design vum Ir/Ta2O5-Katalysator net nëmmen d'Ir-Auslastung verbessert, mä och eng méi héich Konduktivitéit an eng méi grouss elektrochemesch aktiv Uewerfläch huet.
Zousätzlech weisen d'Röntgenphotoelektron- an d'Röntgenabsorptiounsspektroskopie staark Metall-Ënnerstëtzungsinteraktiounen tëscht Ir an Ta op, während d'Berechnungen aus der Dichtefunktionaltheorie en Ladungstransfer vun Ta op Ir weisen, wat eng staark Bindung vun Adsorbaten wéi O an OH verursaacht an den Ir(III)-Verhältnis während dem OOP-Oxidatiounsprozess erhält. Dëst féiert dann zu enger erhéichter Aktivitéit vun Ir/Ta2O5, déi eng méi niddreg Iwwerspannung vun 0,385 V am Verglach zu 0,48 V fir IrO2 huet.
D'Team huet och experimentell déi héich OER-Aktivitéit vum Katalysator demonstréiert, andeems se eng Iwwerspannung vun 288 ± 3,9 mV bei 10 mA cm-2 an eng signifikant héich Ir-Massenaktivitéit vun 876,1 ± 125,1 A g-1 bei 1,55 V zum entspriechende Wäert fir den Här Black observéiert hunn. Tatsächlech weist Ir/Ta2O5 eng exzellent OER-Aktivitéit a Stabilitéit op, wat weider duerch méi wéi 120 Stonne Betrib vun der Membran-Elektrode-Anordnung als Eenzelzell bestätegt gouf.
Déi proposéiert Method huet den duebele Virdeel, datt se den Belaaschtungsniveau Ir reduzéiert an d'Effizienz vum OER erhéicht. „Déi erhéicht Effizienz vum OER ergänzt d'Käschteeffizienz vum PEMWE-Prozess a verbessert doduerch seng Gesamtperformance. Dës Leeschtung kéint d'Kommerzialiséierung vum PEMWE revolutionéieren a seng Adoptioun als Mainstream-Waasserstoffproduktiounsmethod beschleunegen“, seet en optimistesche Professer Park.

Insgesamt bréngt eis dës Entwécklung méi no un d'Erreeche vun nohaltege Waasserstoff-Energietransportléisungen an domat un d'Erreeche vun engem CO2-neutralen Status.
Iwwer de Gwangju Institut fir Wëssenschaft an Technologie (GIST) De Gwangju Institut fir Wëssenschaft an Technologie (GIST) ass eng Fuerschungsuniversitéit zu Gwangju a Südkorea. De GIST gouf 1993 gegrënnt an ass zu enger vun de prestigiéistste Schoulen a Südkorea ginn. D'Universitéit engagéiert sech fir e staarkt Fuerschungsëmfeld ze schafen, dat d'Entwécklung vu Wëssenschaft an Technologie fërdert an d'Zesummenaarbecht tëscht internationalen an nationalen Fuerschungsprojeten fördert. Ënnert dem Motto "Stolze Gestalter vun der Wëssenschaft an Technologie vun der Zukunft" gëtt de GIST konsequent zu den Top-Universitéiten a Südkorea klasséiert.
Iwwer d'Auteuren Den Dr. Changho Park ass zënter August 2016 Professer um Gwangju Institute of Science and Technology (GIST). Ier hien bei GIST koum, war hie Vizepresident vum Samsung SDI a krut e Master-Ofschloss vum Samsung Electronics SAIT. Hie krut säi Bachelor-, Master- an Doktorat vum Departement fir Chimie vum Korea Institute of Science and Technology an de Joren 1990, 1992 respektiv 1995. Seng aktuell Fuerschung konzentréiert sech op d'Entwécklung vu katalytesche Materialien fir Membranelektrodenbaugruppen a Brennstoffzellen an d'Elektrolyse mat Hëllef vun nanostrukturéierte Kuelestoff- a gemëschte Metalloxidträger. Hien huet 126 wëssenschaftlech Artikelen publizéiert an 227 Patenter a sengem Fachgebitt kritt.
Den Dr. Chaekyong Baik ass Fuerscher um Korea Institute of Science and Technology (KIST). Hie beschäftegt sech mat der Entwécklung vu PEMWE OER- a MEA-Katalysatoren, mat engem aktuellen Fokus op Katalysatoren an Apparater fir Ammoniakoxidatiounsreaktiounen. Ier hien 2023 bei KIST koum, huet de Chaekyung Baik säin Doktertitel an Energieintegratioun um Gwangju Institute of Science and Technology kritt.
Déi mesoporös Irid-Nanostruktur, ënnerstëtzt vum elektroneräiche Ta2O5, kann d'Aktivitéit an d'Stabilitéit vun der Sauerstoffentwécklungsreaktioun verbesseren.
D'Auteuren erklären, datt si keng bekannt konkurréierend finanziell Interessen oder perséinlech Bezéiungen hunn, déi d'Aarbecht, déi an dësem Artikel presentéiert gëtt, hätten beaflosse kënnen.
Haftungsausschluss: AAAS an EurekAlert! sinn net verantwortlech fir d'Genauegkeet vu Pressematdeelungen, déi op EurekAlert publizéiert ginn! All Notzung vun Informatiounen duerch eng deelhuelend Organisatioun oder iwwer den EurekAlert System.

Wann Dir méi Informatiounen wëllt, schéckt mir w.e.g. eng E-Mail.
E-Mail:
info@pulisichem.cn
Tel.:
+86-533-3149598