به گزارش ثریا - در سالهای اخیر، تولید هیدروژن سبز از طریق الکترولیز آب بهعنوان یکی از امیدبخشترین راهکارها برای جایگزینی سوختهای فسیلی و کاهش آلایندههای کربنی مطرح شده است. با این حال، یکی از موانع جدی توسعه فناوری الکترولیز، کارایی پایین و دوام محدود کاتالیستهایی است که واکنش تکامل اکسیژن (OER) را در آند تسهیل میکنند. این واکنش بهدلیل نیاز به شکستن پیوندهای محکم مولکول آب و آزادسازی اکسیژن، بهطور ذاتی کند و پرانرژی است و همین امر سبب شده پژوهشگران در سراسر جهان به دنبال طراحی مواد نوین برای بهبود سرعت و پایداری آن باشند.
تیمی از محققان دانشگاه تربیت مدرس ایران با همکاری دانشگاه علوم و فناوری الکترونیک چین موفق به توسعه کاتالیست جدیدی شدند که هم کارایی بالایی در واکنش OER دارد و هم پایداری بلندمدتی از خود نشان میدهد. آنها با بهکارگیری یک روش احتراقی سریع و ساده، نانوساختارهایی از ترکیب نیکل و آهن با سلنیوم را بر روی بستر گرافن عمودی (VG) رشد دادند و همزمان سطح آن را با کربن نیتروژندار اصلاح کردند. این ساختار که NC@(NixFe۱-x) Se/VG نام دارد، ترکیبی از رسانایی الکتریکی بالا، پایداری شیمیایی و قابلیت ایجاد سایتهای فعال متعدد را در خود جمع کرده است.
یکی از مشکلات رایج در کاتالیستهای مبتنی بر نیکل و آهن، شستهشدن گونههای فعال در طول واکنش و در نتیجه کاهش شدید عملکرد است. پژوهشگران برای رفع این مشکل، از سلنیوم بهره گرفتند. حضور سلنیوم موجب تشکیل فازهای فعال جدید از طریق بازسازی سطحی در حین واکنش شد. بهویژه، محاسبات تئوری مبتنی بر نظریه تابع چگالی (DFT) نشان داد که در این ترکیب، لایهای از Ni۰.۷۵Fe۰.۲۵Se/Ni۰.۷۵Fe۰.۲۵OOH بهطور درجا شکل میگیرد که هم توانایی جذب واسطههای واکنش را بهینه میکند و هم سطحی پایدار برای ادامه واکنش فراهم میآورد.
از سوی دیگر، وجود گونههای سلنواکسید جذبشده روی سطح، نقش حفاظتی مهمی ایفا میکند و مانع از تخریب یا جداشدن فعالسازهای اصلی نیکل و آهن میشود. این ویژگی موجب میشود که کاتالیست جدید، پایداری طولانیمدتی از خود نشان دهد. در آزمایشهای انجامشده، این الکترود توانست در چگالی جریان ۲۰ میلیآمپر بر سانتیمتر مربع تنها با ۲۲۰ میلیولت اورپتانسیل کار کند؛ عددی که در مقایسه با بسیاری از کاتالیستهای مشابه بهطور چشمگیری کمتر است. افزون بر این، پایداری عملکرد آن بیش از ۳۰۰ ساعت گزارش شد که نشان از استحکام بالای ساختار و عدم افت قابلتوجه در کارایی دارد.
ویژگی مهم دیگر این دستاورد، طراحی ناهمگن و شبکهای نانوساختارهاست. این طراحی، مسیرهای متعددی برای انتقال سریع الکترون و یون در اختیار سیستم قرار میدهد و بههمین دلیل مقاومت انتقال بار به حداقل میرسد. به بیان دیگر، الکترود جدید نهتنها از لحاظ شیمیایی مقاومتر است، بلکه از دیدگاه الکتروشیمیایی نیز بازدهی بالاتری ارائه میدهد. اهمیت این تحقیق در آن است که نهتنها یک ماده جدید برای واکنش تکامل اکسیژن معرفی میکند، بلکه رویکردی تازه برای پایدارسازی گونههای فعال در طول واکنش نیز ارائه میدهد. چنین راهبردی میتواند به توسعه کاتالیستهای متنوع دیگری بر پایه فلزات انتقالی کمک کند و افقهای تازهای را برای طراحی الکترودهای خودپشتیبان در سیستمهای الکترولیز آب بگشاید.
این پژوهش نشان میدهد که ترکیب نوآوری در طراحی مواد (مانند گرافن عمودی بهعنوان بستر) و بهرهگیری از بازسازی سطحی کنترلشده (از طریق حضور سلنیوم) میتواند همزمان دو چالش اصلی یعنی فعالیت پایین و پایداری محدود را برطرف کند. از این رو، NC@(NixFe۱-x)Se/VG نهتنها یک دستاورد علمی است، بلکه میتواند زمینهساز توسعه صنعتی الکترولیزکنندههای پایدار برای تولید هیدروژن سبز باشد.
به نقل از ستاد نانو، با توجه به افزایش تقاضای جهانی برای انرژیهای پاک و گذار به اقتصاد کمکربن، چنین پیشرفتهایی نقش کلیدی در آینده خواهند داشت.
نتایج این پروژه در قالب مقالهای در نشریه Small منتشر شده است.
منبع : نانو کاتالیست ها
افتتاح سردخانه دومداره آمونیاکی شهر اهر با حضور حجت الاسلام خاموشی
هشدار قالیباف به ترامپ و دیگر رهبران جهان+عکس
حجتالاسلام قمی: زبان در وصف شما مردم مبعوث شده قاصر است
طرح روضههای خانگی سدره به مناسبت ماه محرم آغاز به کار کرد
نیاز داریم که همگی نسبت به معضلات و نیازها احساس مسئولیت کنیم
جزئیات جدید اعمال سوابق تحصیلی در کنکور سراسری ۱۴۰۵ را اینجا بخوانید
به کارگیری هوش مصنوعی جمینای در کروم به غرب آسیا رسید
زیرساخت حقیقی این سرزمین، تمدن کهن، فرهنگ و هنر ماندگارش است
تعیین سقف افزایش شهریه دانشگاههای غیردولتی بر اساس نرخ تورم
از خرید کابل برق چه میدانید؟ راهنمایی که پیش از هر بازسازی باید بخوانید
اقتدار دفاعی ایران، ایدهای نو در بازیهای رومیزی
۳۵ ثانیه، ۷۲۰ هزار گلوله در لامرد/ جنایتی که روایت نشد
آئین اختتامیه روایت علوی برگزار شد
بازیهای تیم ملی فوتبال ایران در سینماها پخش میشود
معرفی چهار آلبوم موسیقی تازه وارد در فضای مجازی
روایت جواد موگویی از یک جنایت جنگی: حادثه لامرد در سایه روایتهای اشتباه رسانهای گم شد
جزئیات برنامههای محرمی اوقاف در قالب طرح سوگواره بصیرت عاشورایی اعلام شد
دقت در نسبت با خاستگاه علوم انسانی بسیار مهم است
پویش «ایران در پناه قرآن» تا پایان خرداد تمدید شد
برگزاری نمایشگاه معماری حرمین شریفین در مکه مکرمه
حمایت آیت الله رشاد از بازسازی و ساخت مجدد کنیسه آسیب دیده در جنگ
آیا در جنگ هرکاری مجاز است؟ نگاهی به اخلاق در میدان نبرد
تأثیر سوابق پایه یازدهم در کنکور ۱۴۰۵ مثبت شد / ۶ درس نهایی برای کنکور
راز حذف زمینههای فلسفی «یوگا» در نسخه مدرن
آذینبندی و شادیهای عمومی باید به عنوان مدخل معرفت باشد
فرایند محدودیت در اینترنت شفاف میشود؛ ماجرای اینترنت پرو و خط سفید چه بود؟
۷۸ درصد ترافیک اینترنت به حالت قبل و اول دی ماه بازگشت
آغاز ثبت نام آزمون کاردانی به کارشناسی از ۲۴ خرداد ماه
مصوبه افزایش حقوق اعضای هیئت علمی لغو نشده است
تداوم فعالیت علمی دانشگاه شهید بهشتی با وجود آسیب در جنگ
ضیافت نور در آسمان خرداد؛ دیدار دو سیاره منظومه شمسی در آسمان ایران
نسخه جدید چتجیپیتی؛ از تولید عکس تا رزرو سفر در یک پنجره
مهلت دفاع از پایان نامه دستیاران پزشکی تا پایان آذر ۱۴۰۵ تمدید شد
حضوری شدن برخی امتحانات دانشگاه علم و صنعت در مقطع کارشناسی
ایران در جمع ۶ کشور دارای توان ساخت تجهیزات پیشرفته کرایوژنیک
چرا نقش استادان دانشگاه فراتر از کلاس درس است؟
انویدیا با غولهای فناوری کره جنوبی قرارداد بست
هوش مصنوعی زلزله یاب شد
ثبتنام خودکار ۸۵ درصد دانشآموزان ابتدایی در استان سمنان
فعالیت ۳۷ هزار سفیر سلامت دانشآموزی
هفته بینالمللی قرآن در کربلا افتتاح شد
چرا روابط فیلم «تهران کنارت» در سطح ماند؟
ولایت فقیه یک هویت تمدنی و تاریخی برای ملت ایران است
تأکید رئیس جهاددانشگاهی بر رفع موانع دیوانسالاری و بازگشت به شورای عالی انقلاب فرهنگی
دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی: دستورات لازم برای حضور فعالتر جهاد دانشگاهی صادر میشود
دومین فراخوان تربیت مجاهد فرهنگی توسط نهاد نمایندگی رهبری در دانشگاهها
دستگاههای اجرایی ملزم به استفاده از پیامرسانهای بومی شدند
طرح جدید دانشکده مدیریت شریف برای جذب دانشجوی دکتری با مزایای بینظیر
پیش ثبتنام الکامپ ۲۹ آغاز شد
امکان ادامه تحصیل مجدد در پزشکی، دندانپزشکی و داروسازی برای دانشآموختگان فراهم شد
اجماع شورای عالی انقلاب فرهنگی بر تأثیر قطعی سوابق تحصیلی یازدهم و دوازدهم در کنکور ۱۴۰۵
جزئیات احکام انضباطی دانشجویان در ایمیل معاون دانشجویی دانشگاه شریف به اساتید
امتحانات دانشگاه علمی کاربردی غیرحضوری شد
امام در اصول فقه به «عرف عقلایی» اهمیت میداد
خبرنگاران ایرانی از دریافت ویزا برای پوشش جام جهانی محروم شدند
موقوفات چطور به حل مشکلات اقتصادی ورود کردهاند؟
زندگی امام موسی کاظم (ع) تابلویی تمامعیار از مدیریت بحران و کادرسازی دینی است
بازیگر معروف ایرانی نقش ترامپ را بازی میکند+عکس
بیوک میرزایی: محبت مردم بزرگترین سرمایه یک هنرمند است
متن جدید امیرحسین قیاسی در حمایت از ایران و در واکنش به جنگ
آیتالله مبلغی: نخستین ثمره استقامت، گشایش راهها و شکستن بنبستهاست
ثبت نام ۲ هزار هیئت جدید در سامانه عطر سیب/ رویکرد نمایشگاه امسال خانواده محور است
خدمترسانی موکب ها به زائران عید غدیر در نجف اشرف
روایتی از بزرگترین وقف درمانی تهران در کتاب «میراث فرمانفرما»
آخرین حضور و غیاب کودکان شهید میناب با حضور پرویز پرستویی
بازیگر معروف فیلم پدرخوانده ترامپ را ظالم و فاسد خواند
روایت الگوی خانواده موفق در «زندگی زیباست» رادیو معارف
آنچه سیاهچالهای عباسی درباره امام کاظم(ع) پنهان نکردند
چرا روایت ماکان نصیری از صدها گزارش خبری اثرگذارتر شد؟
کتاب صمود روایتی از دردی که از دور فهمیده نمیشود
امکان ارسال مستقیم جستجو به هوش مصنوعی در گوگل فراهم میشود
ترس اروپا از خاموشی دیجیتال شدت گرفت
قائم مقام دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی منصوب شد
حمایت جدی دانشگاه آزاد از دانشجویان دکتری؛ دستورالعمل پژوهشی نیمسال ۱۴۰۴۲ آمد
خط فارسی، مرجعیت علمی ایران را منطقهای میکند
وزارت آموزش و پرورش اعلام برنامه امتحانات نهایی را تکذیب کرد
رویکرد تحولی سمپاد از تربیت دانشآموز موفق به سوی پرورش انسان اثرگذار
هوش مصنوعی افکار رئیس جمهور چین را ترویج میکند
شورای عالی انقلاب فرهنگی: تغییری در تأثیر قطعی معدل کنکور امسال نداریم
تعلل دولت در اجرای طرح ترمیم حقوق، شکاف بیاعتمادی را گسترش داد
امکان ادامه تحصیل مجدد در پزشکی، دندانپزشکی و داروسازی برای دانشآموختگان فراهم شد
جزئیات ثبت نام آزمون دستیاری دندانپزشکی را اینجا بخوانید
بررسی وضعیت اشتغال بیش از ۴۰۹ هزار دانشآموخته/ علوم پزشکی در صدر اشتغال
آغاز کلاسهای حضوری دانشگاه صنعتی شریف از ۲۳ خرداد
طرح جدید دانشکده مدیریت شریف برای جذب دانشجوی دکتری با مزایای بینظیر
دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی: دستورات لازم برای حضور فعالتر جهاد دانشگاهی صادر میشود
بیوک میرزایی: محبت مردم بزرگترین سرمایه یک هنرمند است
حمایت جدی دانشگاه آزاد از دانشجویان دکتری؛ دستورالعمل پژوهشی نیمسال ۱۴۰۴۲ آمد
دومین فراخوان تربیت مجاهد فرهنگی توسط نهاد نمایندگی رهبری در دانشگاهها
هوش مصنوعی افکار رئیس جمهور چین را ترویج میکند
ترس اروپا از خاموشی دیجیتال شدت گرفت
حجتالاسلام محمد قمی: نهضت خمینی همچنان ادامه دارد
کتاب صمود روایتی از دردی که از دور فهمیده نمیشود
مساله وطن در صدای علیرضا قربانی و نجابتِ اندوه در آهنگ جدید او
امکان ارسال مستقیم جستجو به هوش مصنوعی در گوگل فراهم میشود
امتحانات دانشگاه علمی کاربردی غیرحضوری شد
بزرگترین وداع قرن برای امام امت/ بدرقهای به وسعت ایران
خط فارسی، مرجعیت علمی ایران را منطقهای میکند
شورای عالی انقلاب فرهنگی: تغییری در تأثیر قطعی معدل کنکور امسال نداریم
قائم مقام دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی منصوب شد
اجماع شورای عالی انقلاب فرهنگی بر تأثیر قطعی سوابق تحصیلی یازدهم و دوازدهم در کنکور ۱۴۰۵
بازیگر معروف ایرانی نقش ترامپ را بازی میکند+عکس
موقوفات چطور به حل مشکلات اقتصادی ورود کردهاند؟
امام در اصول فقه به «عرف عقلایی» اهمیت میداد
درک پیام غدیر؛ امامت، ستون فقرات حفظ اسلام در جامعه
ممیزیهای فراوان کلینیک رویا صدای بازیگران را در آورد
پیکر آیتالله العظمی محمد اسحاق فیاض در کاظمین و کربلا تشییع شد
اقتباسی عروسکی از رمان «اسب جنگی» به روی صحنه رفت
رویکرد تحولی سمپاد از تربیت دانشآموز موفق به سوی پرورش انسان اثرگذار
چرا روایت ماکان نصیری از صدها گزارش خبری اثرگذارتر شد؟
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.