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
۴۸ هزار بازمانده از تحصیل به مدرسه بازگشتند
توزیع رایگان شیر و تغذیه در مدارس دولتی ابلاغ شد
پیام تسلیت حجتالاسلام رستمی در پی ارتحال آیتالله شبیری زنجانی
۲۵۰۰ دانشجو در سراسر کشور وام شرافتی دریافت میکنند
لغو ممنوعیت انتقال دانشجویان کارشناسی ارشد و دکتری تخصصی علوم پزشکی
شرایط تخصیص خوابگاههای متأهلی اعلام شد
شیوه پرداخت یارانه دانشجویی تغذیه اعلام شد
عدم امکان تمدید زمان انتخاب رشته محل پنجاهوسومین آزمون دستیاری پزشکی
در آغوش فرشتهها
تحصن ۳ روزه اعضای هیئتعلمی در اعتراض به بلاتکلیفی کدهای استخدامی
آغاز حضوری کلاسهای دانشگاه شریف از ۴ مهرماه
سرپرست دانشگاه ملی مهارت منصوب شد
دبیرشورای عالی انقلاب فرهنگی درگذشت آیتالله شبیری زنجانی را تسلیت گفت
نگاهی به زندگی آیت الله شبیری زنجانی؛ مجاهدت در مسیر رشد حوزه
روایت پدر آیت الله شبیری زنجانی از آثار منع زکات و قحطی زنجان
تعطیلی حوزه علمیه نجف در پی درگذشت آیتالله العظمی شبیری زنجانی
هشتاد و دومین شعبه خودرو۴۵ در ستارخان تهران افتتاح شد
صدرنشینی پژوهشگاه ملی سرطان جهاددانشگاهی در بین مراکز تحقیقات پزشکی
سازماندهی اطلاعات ۴۰ هزار پایاننامه ایرانیان خارج از کشور در ایرانداک
سرپرست پارک علم و فناوری فارس منصوب شد
دلتنگ لبخند آقای شهیدیم...
دلیل تأخیر در بازنگری نقشه جامع علمی از زبان دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی
دارویی که تمام نشانگرهای سرطان را از بین برد
بارش بیشتر باران باعث از بین رفتن خشکسالی میشود؟
اولین پرواز مداری «استارشیپ» به تعویق افتاد
تصویر وایرال شده از سرباز اوکراینی
اپل، سامسونگ و گوگل متهم به نقض پتنت صدای فضایی
۸۴ دانشآموز و ۱۸ معلم تهرانی در دو جنگ اخیر به شهادت رسیدند
تغییر کتابهای درسی پایه اول؛ از فارسی تا ریاضی
وزیر آموزش و پرورش: دریافت وجه هنگام ثبتنام مدارس دولتی ممنوع است
۱۵۰۷ فضای آموزشی در جنگ دچار آسیب شد
«دلیران» اولین مستندمسابقه برای کودکان است/ پخش از شبکه کودک
انیمیشن ایرانی «سفینه نجات» امیدبخش است
رونمایی از یک صدای گمشده در کنسرت سازهای ایرانی بنیاد رودکی
راویان جنگ رمضان در رادیو صبا تجلیل میشوند
نتایج المپیاد علمی دانشجویان علوم پزشکی کشور اعلام شد
فرصت مجدد شرکت در آزمون دکتری تخصصی و پژوهشی علوم پزشکی ۱۴۰۵ فراهم شد
برگزیدگان بیستمین دوره مسابقات ربوکاپ آزاد ایران معرفی شدند
اوپن ای آی هم هک شد
تأکید رئیس دانشگاه تهران و سفیر پاکستان بر تقویت دیپلماسی علمی
ورود بیش از ۷۵۰ هزار دانشجوی جدید به دانشگاهها در مقاطع مختلف
اعلام ۱۰ اولویت پژوهشی برای اتصال ریلی چین به اروپا از مسیر ایران
فراخوان اولویتهای پژوهشی و فناوری سازمان سنجش آموزش کشور منتشر شد
کلاسهای دانشگاههای غیردولتی غیرانتفاعی حضوری برگزار میشود
روایت ۲۰۰ شب استقامت تاریخی در ایران
«انسان و حیوان»؛ گفتگوی کشیشی مسیحی و روحانی مسلمان درباره اخلاق
آیا «الگوریتمها» ما را از نو می سازند!؟ چالش انسان عصر دیجیتال
لیگهای صنعتی ربوکاپ از سال آینده راه اندازی میشود
عرضه دستاوردهای شرکتهای دانشبنیان در نمایشگاه فناوریهای پیشرفته چین
تأکید بر پرورش نسلی دانا، اخلاقمدار و پاسخگو به نیازهای جامعه
هوش چینی در یک وب سایت دولتی آمریکا
نخستین اختراع کشور در زمینه سلول زیستی خورشیدی
امام حسن عسکری(ع) چگونه شیعه را برای عصر غیبت آماده کرد؟
روایتی از نخستین شاهدان تولد امام زمان(عج)؛ مهمترین اقدام امام عسکری
افزایش ۶۰ درصدی مشروطی دانشجویان پس از کرونا
مهلت مجدد ثبتنام آزمون کارشناسی ارشد گروه پزشکی ۱۴۰۵ از ۴ مهرماه
سال تحصیلی دانشگاهها از امروز آغاز شد
تصویر استاد شفیعی کدکنی روی دیوارنگاره میدان جهاد
آغاز ثبتنام نوزدهمین همایش جامع «انتخاب شریف»
رویدادها و اتفاقات، بحران نیستند؛ نحوه مواجهه میتواند بحرانساز باشد
یادداشت کمتردیدهشدهٔ رهبر شهید خطاب به جانبازان حزبالله جنایت پیجری
زمان بازگشایی خوابگاه دانشگاه الزهرا (س) اعلام شد
تمدید مهلت انتخاب رشته پذیرش بدون آزمون کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵
فرصت مجدد ثبت نام در پذیرش بدون آزمون کاردانی مهارتی ۱۴۰۵ فراهم شد
محتوای دروس معارف دانشگاهی براساس تحولات روز و جنگهای اخیر بازنگری میشود
نگرشی نو به حفظ قرآن در مدارس، محور چهارمین همایش ایدهپردازان قرآنی
وطندوستی در نگاه اسلام فضیلت است یا تعصب؟
تصویری از رهبر شهید در مراسم ۳۱۳ هزار نفری جانفدایان
حضور نمادین کاروان مراسم عروسی سیریک در رزمایش جانفدا
حضور مقتدرانه بانوان کلاهکج در رزمایش جانفدا
حضور خاخام اعظم جامعه یهودیان ایران در مراسم جان فدا
فراخوان ارسال مقالات به همایش اربعین در مکتب امام شهید
خبرنگار آمریکایی: گازوییل در فلوریدا و تگزاس تمام شده است+عکس
براساس قواعد فقهی تنظیم گری فضای مجازی ضروری است
نرخ اجارهبهای خوابگاههای دانشجویی در سال جدید اعلام شد+عکس
جانفدایان مسلح به شمشیر و کاتانا
دانشگاه مبعوث رستاخیز دانایی در امتداد غیرت ملی
برگزاری صد و نود و ششمین شب شعر طنز «در حلقه رندان»
فانوس دریایی ادبیات کودک؛ ۸۲ سالگی خالق قصههای مجید
رمزگشایی از یک مشکل رایج اجتماع؛چرا یکدیگر را به آسانی قضاوت می کنیم؟
فرصت مجدد ثبت نام در پذیرش بدون آزمون کاردانی مهارتی ۱۴۰۵ فراهم شد
تمدید مهلت انتخاب رشته پذیرش بدون آزمون کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵
مهلت مجدد ثبتنام آزمون کارشناسی ارشد گروه پزشکی ۱۴۰۵ از ۴ مهرماه
محتوای دروس معارف دانشگاهی براساس تحولات روز و جنگهای اخیر بازنگری میشود
افزایش ۶۰ درصدی مشروطی دانشجویان پس از کرونا
سال تحصیلی دانشگاهها از امروز آغاز شد
یادداشت کمتردیدهشدهٔ رهبر شهید خطاب به جانبازان حزبالله جنایت پیجری
رویدادها و اتفاقات، بحران نیستند؛ نحوه مواجهه میتواند بحرانساز باشد
آغاز ثبتنام نوزدهمین همایش جامع «انتخاب شریف»
تصویر استاد شفیعی کدکنی روی دیوارنگاره میدان جهاد
حضور خاخام اعظم جامعه یهودیان ایران در مراسم جان فدا
ورود بیش از ۷۵۰ هزار دانشجوی جدید به دانشگاهها در مقاطع مختلف
فرصت مجدد شرکت در آزمون دکتری تخصصی و پژوهشی علوم پزشکی ۱۴۰۵ فراهم شد
زمان بازگشایی خوابگاه دانشگاه الزهرا (س) اعلام شد
تصویری از رهبر شهید در مراسم ۳۱۳ هزار نفری جانفدایان
دانشگاه مبعوث رستاخیز دانایی در امتداد غیرت ملی
نرخ اجارهبهای خوابگاههای دانشجویی در سال جدید اعلام شد+عکس
نتایج المپیاد علمی دانشجویان علوم پزشکی کشور اعلام شد
جانفدایان مسلح به شمشیر و کاتانا
حضور نمادین کاروان مراسم عروسی سیریک در رزمایش جانفدا
حضور مقتدرانه بانوان کلاهکج در رزمایش جانفدا
فراخوان اولویتهای پژوهشی و فناوری سازمان سنجش آموزش کشور منتشر شد
تأکید رئیس دانشگاه تهران و سفیر پاکستان بر تقویت دیپلماسی علمی
خبرنگار آمریکایی: گازوییل در فلوریدا و تگزاس تمام شده است+عکس
نگرشی نو به حفظ قرآن در مدارس، محور چهارمین همایش ایدهپردازان قرآنی
براساس قواعد فقهی تنظیم گری فضای مجازی ضروری است
وطندوستی در نگاه اسلام فضیلت است یا تعصب؟
کلاسهای دانشگاههای غیردولتی غیرانتفاعی حضوری برگزار میشود
فراخوان ارسال مقالات به همایش اربعین در مکتب امام شهید
اوپن ای آی هم هک 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.