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
پیش ثبتنام ۸۱۰ هزار دانشآموز پایه هفتم
آموزش و پرورش با ۱۰۰ موکب، آماده خدمترسانی به زائران اربعین است
روایت زائرانی که اربعین را از شرق ایران آغاز میکنند در کتاب «شاه است حسین»
پرچمهایی در پیاده روی اربعین که هنوز خون را به یاد دارند
تصویر کمتر دیده شده از آیتالله سیدمجتبی خامنهای در نماز جمعه نصر
چالشهای عکاسی طبیعت چیست؟ سید صابر امامی پاسخ میدهد
جزئیات شرکت در آزمون های دانشنامه و گواهینامه فوق تخصصی پزشکی تعیین شد
اصغر خلیلی مدیریت مجموعه تئاتر شهر را بر عهده گرفت
آلبوم جدید خواننده پاپ در راه است
اودیسه نولان در ایکس لو رفت؛ ایلان ماسک در برابر نولان
جزئیات آزمونهای دانشنامه و گواهینامه تخصصی پزشکی را اینجا بخوانید
اجرای نزدیک به ۱۵ پروژه ملی در وزارت علوم پس از جنگ
۱۳۰ هزار فعالیت انجمنهای علمی دانشجویی در کشور ثبت شدند
دانشجویان دانشگاه صنعتی امیرکبیر مسیر شغلی خود را طراحی میکنند
مدیر ارشد اوپن ای آی به این شبکه اجتماعی معتاد شده بود
متا تحقیق درباره خطرات اینستاگرام برای نوجوانان را نادیده گرفت
پرتاب ۵ هزار ماهواره آمازون برای بهبود کیفیت اینترنت در جهان
تسهیلات ویژه دانشگاه آزاد برای اربعین امسال/ استقرار مواکب در ۵ مرز کشور
ثبت نام جذب دانشآموختگان دکتری در دانشگاهها آغاز شد؛ ۲ شرط اصلی برای ورود
مشاور شورای آموزش پزشکی: ۲ متخلف آزمون دستیاری به مقامات قضایی تحویل داده شدند
«مردم نمایی» روایتی دیگر از ماجرای نیما تکیدو
حاج حسین ملک داراییهای فناپذیر را به میراثی تمدنی تبدیل کرد
پناهیان: بزرگترین تشییعهای تاریخ مربوط به امامین انقلاب است
جستجوی حقیقت در مهآلودگی ابطالپذیری پوپر/سطحینگری در علوم انسانی
جزئیات برگزاری مصاحبه مجازی متأخرین دکتری ۱۴۰۵ دانشگاه آزاد اعلام شد
قیمت سامسونگ گلکسی و زد فولد گران می شود
خبر مصوبه شورای عالی فضای مجازی برای برخورد با بلاگرها تکذیب شد
رشد استقبال از آزمون دستیاری در سالهای اخیر
تصویری از تابوت استاد مرحوم اکبر عبدی
پارادوکس در وقف، سودجویی ناشر و موزّع
فانتزی که به شاهنامه تکیه زده است/ احیای حماسه در ادبیات فانتزی ایران
رمان دینی باید افراد معاند و خاکستری را هم پای کتاب بنشاند
بعد از انفجار پیجرها، زندگی چگونه ادامه پیدا کرد؟
حافظه مکتوب ایران چگونه زنده میماند؟
بزرگداشت شیخ صفیالدین اردبیلی در فضای مجازی
صفحه رسمی سفارت آلمان در تهران شایعات تخلیه کارکنان این نمایندگی دیپلماتیک را تکذیب کرد
تصویری از برخاستن ستون دود در اربیل عراق
رهبر شهید بیش از حوزویان با نخبگان دانشگاهی دیدار داشتند
ترامپ انتقام جریمه گوگل را از اروپا می گیرد
خونخواهی رهبر شهید ادامه یک مطالبه تاریخی است؛ انتقام با بیشترین ضربه
اعلام دستمزد طراحان صحنه و لباس تئاتر در سال ۱۴۰۵
خالق فیلم معروف «ماسک» از دنیا رفت؛ جیم کری از همکاری با وی تشکر کرد
خداحافظ آقای عبدی؛ دلمان برایتان تنگ میشود
اعزام ۴۷۴ معلم برگزیده به مدارس خارج از کشور
وزیر آموزش و پرورش: کنکور به موقع برگزار میشود
کشف آنزیمی که میتواند پیری را معکوس کند
چت جی پی تی در سراسر جهان مختل شد
ثبت نام دانش آموختگان خارج از کشور در آزمون پیش کارورزی پزشکی آغاز شد
کلید اولیه آزمون دستیاری پزشکی امروز منتشر میشود
اتحادیه اروپا گوگل را ۸۹۰ میلیون یورو جریمه کرد
سیزدهمین پرتاب استارشیپ موفقیت آمیز بود
رویداد «معماری نوین حکمرانی علم و فناوری کشور» آغاز بکار کرد
آغاز همکاری مشترک برای تدوین سند ملی صلاحیت حرفهای ICT
۳۵۰ پرونده دانشگاه پیامنور در دیوان عدالت اداری بررسی شد
ضرورت تدوین استانداردهای تازه برای خدمات پزشکی پیشرفته
تصمیمگیری درباره حضوری شدن دوره کارشناسی با شورای عالی امنیت ملی است
عزای عمومی برای مردی که خاطره مشترک میلیونها ایرانی بود
مرحله غیرمتمرکز المپیاد علمی دانشجویی کشور برگزار شد
آغاز حضوری سال تحصیلی جدید/آمادگی دانشگاهها برای سناریوهای مختلف
معیارهای جدید همترازی رشتههای دانشگاهی برای استخدام ابلاغ شد
پشتیبانی دکترتو تهران چگونه است؟
رقابت ۱۷ هزار داوطلب در پنجاه و سومین دوره آزمون دستیاری پزشکی آغاز شد
تصویری از ابابیل ۳ در آسمان کویت
امنیت ایران با صلح تحمیلی معامله پذیر نیست
فروش بدون کارمزد خودرو در استانهای درگیر جنگ
کشف یک مولکول ناشناخته روی قمر زحل و پلوتو که دانشمندان توضیحی برای آن ندارند
جزئیات ترم تابستانی دانشگاه خوارزمی اعلام شد
دانشگاه صنعتی امیرکبیر در جایگاه سوم رتبه بندی بنیاد ملی نخبگان
تفاهم دانشگاه شهید بهشتی با بانک برای پرداخت تسهیلات مسکن
فرانسه شبکههای اجتماعی را برای کودکان ممنوع میکند
کلید اولیه آزمون کارشناسی ارشد ۱۴۰۵ تا فردا منتشر می شود
حضور گسترده دانشجویان با ۱۷۵ موکب در مراسم تدفین رهبر شهید
هوش مصنوعی به همتای خود حمله سایبری کرد
پایان مکاتبات کاغذی در ثبت اساسنامه مؤسسات اعزام دانشجو
تصویر منتشر نشده از آیت الله سید مجتبی خامنهای
علت کوریهای بیبازگشت کشف شد
اختصاص وام ضروری به دانشجویان آسیب دیده از جنگ
نتفلیکس استارتاپ هوش مصنوعی بازیگر معروف را خرید
فضاپیمای چینی برای دفاع از زمین با یک سیارک برخورد می کند
قابلیت تماشای عکسهای اسلایدی به تلگرام آمد
معیارهای جدید همترازی رشتههای دانشگاهی برای استخدام ابلاغ شد
رهبر شهید بیش از حوزویان با نخبگان دانشگاهی دیدار داشتند
رشد استقبال از آزمون دستیاری در سالهای اخیر
پشتیبانی دکترتو تهران چگونه است؟
ثبت نام دانش آموختگان خارج از کشور در آزمون پیش کارورزی پزشکی آغاز شد
رقابت ۱۷ هزار داوطلب در پنجاه و سومین دوره آزمون دستیاری پزشکی آغاز شد
کلید اولیه آزمون دستیاری پزشکی امروز منتشر میشود
تصویری از برخاستن ستون دود در اربیل عراق
کشف آنزیمی که میتواند پیری را معکوس کند
فانتزی که به شاهنامه تکیه زده است/ احیای حماسه در ادبیات فانتزی ایران
اعزام ۴۷۴ معلم برگزیده به مدارس خارج از کشور
صفحه رسمی سفارت آلمان در تهران شایعات تخلیه کارکنان این نمایندگی دیپلماتیک را تکذیب کرد
رمان دینی باید افراد معاند و خاکستری را هم پای کتاب بنشاند
جزئیات برگزاری مصاحبه مجازی متأخرین دکتری ۱۴۰۵ دانشگاه آزاد اعلام شد
بعد از انفجار پیجرها، زندگی چگونه ادامه پیدا کرد؟
پارادوکس در وقف، سودجویی ناشر و موزّع
اعلام دستمزد طراحان صحنه و لباس تئاتر در سال ۱۴۰۵
حافظه مکتوب ایران چگونه زنده میماند؟
ترامپ انتقام جریمه گوگل را از اروپا می گیرد
قیمت سامسونگ گلکسی و زد فولد گران می شود
بزرگداشت شیخ صفیالدین اردبیلی در فضای مجازی
خبر مصوبه شورای عالی فضای مجازی برای برخورد با بلاگرها تکذیب شد
رویداد «معماری نوین حکمرانی علم و فناوری کشور» آغاز بکار کرد
وزیر آموزش و پرورش: کنکور به موقع برگزار میشود
خداحافظ آقای عبدی؛ دلمان برایتان تنگ میشود
چت جی پی تی در سراسر جهان مختل شد
عزای عمومی برای مردی که خاطره مشترک میلیونها ایرانی بود
خالق فیلم معروف «ماسک» از دنیا رفت؛ جیم کری از همکاری با وی تشکر کرد
خونخواهی رهبر شهید ادامه یک مطالبه تاریخی است؛ انتقام با بیشترین ضربه
تصویری از تابوت استاد مرحوم اکبر عبدی
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.