पानी से हाइड्रोजन उत्पादन के लिए प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोलिसिस के अध्ययन में प्रगति हुई है

चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज के शंघाई इंस्टीट्यूट फॉर एडवांस्ड स्टडीज के एक शोधकर्ता यांग हुई के नेतृत्व में एक टीम ने प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हाइड्रोजन उत्पादन में महत्वपूर्ण प्रगति की है।प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन के लिए कम इरिडियम लोडिंग के साथ ग्रेडिएंट ऑर्डर स्ट्रक्चर के साथ एनोड का समग्र डिजाइनवाटर इलेक्ट्रोलिसिस, नैनो लेटर्स में प्रकाशित।

प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन हाइड्रोइलेक्ट्रोलिसिस (PEMWE) शून्य कार्बन उत्सर्जन के साथ हाइड्रोजन उत्पादन के लिए प्रमुख तकनीकों में से एक है।वर्तमान में, एनोड साइड में कीमती धातु इर की उच्च मात्रा PEMWE की लागत को बहुत बढ़ा देती है और इसकी व्यावसायीकरण प्रक्रिया को प्रतिबंधित कर देती है।उच्च गतिविधि और कम इर सामग्री वाले उत्प्रेरक की तैयारी इर की मात्रा को कम करने का एक सामान्य तरीका है।हालांकि, PEMWE के वास्तविक उपयोग में, कुशल हाइड्रोजन उत्पादन सुनिश्चित करने के लिए झिल्ली इलेक्ट्रोड (MEA) को उच्च वर्तमान घनत्व (â¥1-2 A cm-2) के तहत संचालित करने की आवश्यकता होती है, इसलिए कम उत्प्रेरक उपयोग की समस्याएं, उच्च ओम प्रतिरोध और सीमित द्रव्यमान हस्तांतरण को एक ही समय में हल करने की आवश्यकता है।आदेशित विदेश मंत्रालय के निर्माण से एक ही समय में इलेक्ट्रोकैटलिटिक कैनेटीक्स, मास ट्रांसफर और ओमिक लॉस को कम करने की उम्मीद है, जो हाइड्रोजन ईंधन सेल अनुसंधान का लक्ष्य है, लेकिन यह काफी चुनौतीपूर्ण है।

इसे ध्यान में रखते हुए, एमईए संरचनात्मक एकीकरण डिजाइन के परिप्रेक्ष्य से, वैज्ञानिक शोध दल ने नैनो-छाप प्रौद्योगिकी और स्थैतिक का उपयोग करके एनोड ग्रेडियेंट शंकु सरणी और त्रि-आयामी झिल्ली / उत्प्रेरक परत इंटरफ़ेस के साथ एक नए प्रकार के आदेशित एमईए को तैयार करने के लिए अभिनव रूप से प्रस्तावित किया। तरीका।शंक्वाकार सरणी और ढाल उत्प्रेरक परत संरचना ने सक्रिय साइटों के संपर्क में वृद्धि की;ग्रेडियेंट और त्रि-आयामी झिल्ली / उत्प्रेरक परत इंटरफ़ेस इंटरफ़ेस बंधन शक्ति को बढ़ाता है।लंबवत व्यवस्थित आवाजें गैस और तरल संचरण के लिए एक तेज़ चैनल प्रदान करती हैं।MEA संरचना एक साथ इलेक्ट्रोकैटलिटिक कैनेटीक्स, ओम और मास ट्रांसफर ध्रुवीकरण के कारण होने वाले प्रदर्शन नुकसान को कम कर सकती है।2 मिलीग्राम सेमी -2 के इर लोडिंग के साथ पारंपरिक एमईए की तुलना में, आदेशित संरचना ने इलेक्ट्रोकेमिकल सक्रिय क्षेत्र को 4.2 गुना बढ़ा दिया, और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण और ओमिक ध्रुवीकरण को क्रमशः 13.9% और 8.7% कम कर दिया।नए ऑर्डर किए गए MEA ने 1.801V@2A cm-2 का उत्कृष्ट प्रदर्शन दिखाया जब Ir लोड 0.2 mg cm-2 जितना कम था, जो कि Ir लोड के दस गुना के साथ पारंपरिक MEA संरचना के बराबर था, और अच्छी स्थिरता दिखाई।यह अध्ययन उच्च प्रदर्शन, कम महान धातु उत्प्रेरक भार और लंबे जीवन के साथ PEMWE के विकास के लिए एक नई रणनीति प्रदान करता है।