நீடித்த, மலிவான எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட் தண்ணீரிலிருந்து சுத்தமான ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜனை உருவாக்குகிறது

நிக்கல் (Ni), இரும்பு (Fe) மற்றும் உலோக சிலிகேட்டை உருவாக்க இரும்பு குளோரைடு (FeCl3) மற்றும் நிக்கல் குளோரைடு (NiCl2) ஆகியவற்றைக் கொண்ட நீர் சார்ந்த கரைசலில் சீல் செய்யப்பட்ட பாத்திரத்தில் சிலிக்கான் (Si) கொண்ட இயற்கை களிமண் மாகடைட் சூடேற்றப்பட்டது. எஸ்.ஐ. மெக்னீசியம், உப்பு மற்றும் வெப்பத்துடன் உலோக சிலிக்கேட் அணுக்களுடன் எலக்ட்ரான்களைச் சேர்ப்பதன் மூலம் உலோக சிலிக்கேட் குறைக்கப்பட்டது, மேலும் ஒழுங்கமைக்கப்பட்ட இடை உலோக சிலிசைடு (ஃபெரிக்-நிக்கல் சிலிசைடு) கட்டமைப்பை உருவாக்குகிறது. NiSi மற்றும் FeSi உலோகக் கலவைகளுடன் ஒப்பிடும்போது ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் வாயுவை உற்பத்தி செய்ய ஃபெரிக்-நிக்கல் சிலிசைடு (FeNiSi) அலாய் எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட்டுக்குத் தேவையான குறைந்த மின்னழுத்தத்தை வரைபடம் விளக்குகிறது. கடன்: நானோ ரிசர்ச் எனர்ஜி, சிங்குவா யுனிவர்சிட்டி பிரஸ்

நிக்கல் (Ni), இரும்பு (Fe) மற்றும் சிலிக்கான் (Si) ஆகியவற்றால் செய்யப்பட்ட ஒரு புதிய எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட், தண்ணீரிலிருந்து H2 ஐ ஒருங்கிணைக்கத் தேவையான ஆற்றலின் அளவைக் குறைக்கிறது, இது எளிமையான மற்றும் செலவு குறைந்த முறையில் தயாரிக்கப்பட்டு, H2 இன் நடைமுறைத்தன்மையை அதிகரிக்கிறது. எதிர்காலத்தின் சுத்தமான மற்றும் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல்.

ஹைட்ரஜன் மிகவும் எரியக்கூடிய வாயு ஆகும், இது சுற்றுச்சூழலுக்குப் பொறுப்பான முறையில் தயாரிக்கப்பட்டால், உலகம் அதன் சுத்தமான ஆற்றல் இலக்குகளை அடைய உதவும். நீரிலிருந்து ஹைட்ரஜன் வாயுவை உருவாக்குவதற்கு முதன்மையான தடையாக இருப்பது நீரின் மின்னாற்பகுப்பு அல்லது நீர் மூலக்கூறுகளை ஹைட்ரஜன் வாயு (H2) மற்றும் ஆக்ஸிஜன் (O2) ஆகப் பிரிப்பதற்குத் தேவையான அதிக அளவு ஆற்றல் ஆகும்.

இன்று உற்பத்தி செய்யப்படும் பெரும்பாலான H2 புதைபடிவ எரிபொருட்களிலிருந்து பெறப்படுகிறது, இது புவி வெப்பமடைதலுக்கு பங்களிக்கிறது. ஹைட்ரஜன் பரிணாம எதிர்வினை (HER) மூலம் நீரிலிருந்து H2 ஐ உற்பத்தி செய்வதற்கு ஒரு வினையூக்கி அல்லது ஒரு வேதியியல் எதிர்வினைக்குத் தேவையான ஆற்றலின் அளவைக் குறைக்கும் முகவரைப் பயன்படுத்த வேண்டும். சமீப காலம் வரை, இந்த வினையூக்கிகள் பிளாட்டினம் போன்ற அரிய பூமி உலோகங்களால் ஆனது, சுத்தமான ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியின் செலவு-திறன் மற்றும் நடைமுறைத்தன்மையைக் குறைக்கிறது.

சீனாவின் டேலியனில் உள்ள டேலியன் யுனிவர்சிட்டி ஆஃப் டெக்னாலஜியைச் சேர்ந்த பொருள் விஞ்ஞானிகள் குழு, மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்தும் ஒரு எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட் அல்லது வினையூக்கியை உருவாக்கியது, மலிவான பொருட்கள் மற்றும் முறைகளைப் பயன்படுத்தி சுத்தமான H2 நீரிலிருந்து தயாரிக்கத் தேவையான ஆற்றலை திறம்பட குறைக்கிறது. முக்கியமாக, ஃபெரிக்-நிக்கல் சிலிசைடு (FeNiSi) அலாய் அல்லது கலவையானது, நீரிலிருந்து O2 ஐ உருவாக்குவதற்குத் தேவையான ஆற்றலைக் குறைக்கிறது, இதனால் வினையூக்கியை இருபயன்படுத்துகிறது.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் ஆய்வை நானோ ரிசர்ச் எனர்ஜியில் வெளியிட்டனர்.

“நீர் மின்னாற்பகுப்பு தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சி மற்றும் நடைமுறைப் பயன்பாட்டை உண்மையில் கட்டுப்படுத்துவது எலக்ட்ரோகேடலிடிக் பொருட்கள் ஆகும். தற்போது, ​​விலைமதிப்பற்ற உலோகங்கள் போன்ற பொதுவான வினையூக்கிகள்… பெரும்பாலும் ஒற்றை-செயல்பாட்டு வினையூக்கிகள், இது ஹைட்ரஜன் உற்பத்திக்கான நீர் மின்னாற்பகுப்பின் நடைமுறை பயன்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்துகிறது. எனவே, திறமையான, நிலையான, மலிவான மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த இருவேறு மின்னாற்பகுப்புப் பொருட்களின் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாடு மின்னாற்பகுப்புத் துறையில் முதன்மையான குறிக்கோள் ஆகும்” என்று டேலியன் தொழில்நுட்பப் பல்கலைக்கழகத்தின் வேதியியல் பள்ளியின் ஆய்வின் மூத்த ஆசிரியரும் ஆராய்ச்சியாளருமான யிஃபு ஜாங் கூறினார்.

ட்ரான்ஸிஷன் மெட்டல் சிலிசைடு உலோகக் கலவைகள் என்பது ஆற்றல் தொடர்பான துறைகளில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் தனித்துவமான சேர்மங்கள் ஆகும், அவை மலிவாக உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன மற்றும் சாத்தியமான நீர் நீராற்பகுப்பு மின்னாற்பகுப்புகளாக வாக்குறுதியைக் காட்டுகின்றன. இந்த உலோகக்கலவைகள் ரசாயன எதிர்வினைகளில் எலக்ட்ரான்களை சுதந்திரமாக நன்கொடையாக வழங்கும் மற்றும் ஏற்றுக்கொள்ளும் சிறந்த வினையூக்கிகள் மற்றும் மின்சாரம் பயன்படுத்தப்படும் போது கலவை மாற்ற உலோக அணுக்களின் நிலைத்தன்மை, வெப்ப எதிர்ப்பு மற்றும் அணுகல் ஆகியவற்றை மேம்படுத்தும் Si அணுக்களிலிருந்து தயாரிக்கப்படுகின்றன.

Fe மற்றும் Ni, இரண்டு மாற்றம் உலோகங்கள், நீர் பிளவு ஒரு மாற்றம் உலோக சிலிசைடு பயன்படுத்த மிகவும் பொருத்தமானது. “நிக்கல் சிலிசைடு… அதன் குறைந்த எதிர்ப்பு மற்றும் உயர் உலோகச் செயல்பாட்டிற்காக, குறிப்பாக… மின் வேதியியல் துறைகளில் ஆழமாக ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளது. கூடுதலாக, பல சமீபத்திய ஆய்வுகள் Fe-Ni அடிப்படையிலான பொருட்கள் மின் வேதியியல் நீர் பிளவு துறையில் கணிசமான ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளன என்பதைக் காட்டுகின்றன. இரும்பு நிக்கல் சிலிசைடை ஒரு இருசெயல் மின்னாற்பகுப்பு நீர் வினையூக்கியாக (EWS) தயாரிப்பதற்கு குறைந்த விலை, சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த பாதையை உருவாக்குவதே இந்த வேலையாகும்” என்று ஜாங் கூறினார்.

ஆய்வுக் குழு FeNiSi ஐ இரண்டு படிகளில் தயாரித்தது. முதலாவதாக, சிலிக்கான், இரும்பு குளோரைடு மற்றும் நிக்கல் குளோரைடு ஆகியவற்றின் மூலமான இயற்கை களிமண் மாகடைட் அழுத்தத்தின் கீழ் வெப்பப்படுத்தப்பட்டு ஃபெரிக்-நிக்கல் சிலிக்கேட்டை உருவாக்கியது. ஃபெரிக்-நிக்கல் சிலிக்கேட் பின்னர் மெக்னீசியம் மற்றும் சோடியம் குளோரைடுடன் (டேபிள் சால்ட்) சேர்த்து சூடேற்றப்பட்டு FeNiSi அலாய் வரிசைப்படுத்தப்பட்ட கட்டமைப்பை உருவாக்கியது. முக்கியமாக, உலோக சிலிகேட்டுகளை எதிர்வினைப் பொருளாகப் பயன்படுத்தி இந்த வகையான இரசாயன எதிர்வினைகளைப் பயன்படுத்தி ஒரு உலோக சிலிசைடு அலாய் தயாரிக்கப்பட்டது இதுவே முதல் முறை.

எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி மற்றும் எக்ஸ்-ரே குணாதிசய நுட்பங்கள், உற்பத்தி செயல்முறையானது இறுதி FeNiSi கலவையில் பல நுண்துளை கட்டமைப்புகளை உருவாக்கி, அதன் பரப்பளவு மற்றும் ஒட்டுமொத்த மின்னாற்பகுப்பு செயல்திறனை அதிகரிக்கிறது என்பதை வெளிப்படுத்தியது. FeNiSi கலவையானது ஆக்ஸிஜன் பரிணாம எதிர்வினைக்கு (OER) நீரிலிருந்து ஆக்ஸிஜன் மற்றும் ஹைட்ரஜனை 308 mV ஆகவும், HER க்கு 386 mV ஆகவும், 10 mA·cm−2 மின்னோட்டத்தில் பிரிக்கத் தேவையான ஆற்றலைக் குறைக்கிறது. எலக்ட்ரோகேட்டலிஸ்ட் 15 மணிநேர பயன்பாட்டிற்குப் பிறகு போதுமான ஆயுளைக் காட்டியது.

எதிர்கால ஆற்றல் தேவைகளுக்காக சுத்தமான ஹைட்ரஜன் வாயுவின் தொகுப்புக்கு பங்களிக்கும் FeNiSi மற்றும் பிற மாற்றம் உலோக சிலிக்கேட்டுகளை ஆராய்ச்சி குழு எதிர்நோக்குகிறது.

“இந்த வேலை, கணிசமான நுண்துளை கட்டமைப்புகள் கொண்ட இண்டர்மெட்டாலிக் சிலிசைட்டின் தொகுப்புக்கான எளிதான வழிமுறையை வழங்குவதோடு மட்டுமல்லாமல், இடர்மெட்டாலிக் சிலிசைடை EWSக்கான இருசெயல் மின்னாக்கியாகக் கருதவும் அனுமதிக்கிறது. குறைந்த விலை மற்றும் திறமையான இண்டர்மெட்டாலிக் சிலிசைடு மின் வினையூக்கிகள்… புதுப்பிக்கத்தக்க புதிய வாய்ப்புகளை வழங்கும். ஆற்றல் மாற்றம்” என்று ஜாங் கூறினார்.

மற்ற பங்களிப்பாளர்களில் சீனாவின் டேலியனில் உள்ள டேலியன் யுனிவர்சிட்டி ஆஃப் டெக்னாலஜியில் உள்ள ஸ்கூல் ஆஃப் கெமிஸ்ட்ரியில் இருந்து ஷுயாங் ஜிங், யாங் மு, ஜான்மிங் காவோ மற்றும் சூயிங் டோங் ஆகியோர் அடங்குவர்; டேலியன் தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகத்தில் வேதியியல் பள்ளி மற்றும் சுற்றுச்சூழல் மற்றும் வேதியியல் பொறியியல் கல்லூரியில் இருந்து சாங்காங் மெங்; சீனாவின் வுஹானில் உள்ள வுஹான் பல்கலைக்கழகத்தில் வேதியியல் மற்றும் மூலக்கூறு அறிவியல் கல்லூரியில் இருந்து சி ஹுவாங்.

Source link

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *