Поиски, чтобы найти жизнеспособные альтернативы ископаемого топлива в производстве энергии пережила недавнюю революцию как ученых поиск материалов, которые не требуют драгоценных металлов для создания активных и стабильных реакций.
Центральное место во многих из этих реакций является реакция выделения кислорода (ООР), важным электрохимический состав воды-расщепление в электролизерах для получения водорода, который может мощность топливных элементов.
Ученые из Национальной лабораторией Министерства энергетики (МЭ) Аргонн используется сочетание высокоточных материаловедения и электрохимии, чтобы дать важную информацию о механизмах, которые управляют стабильности и активности материалов в процессе ОЭР. Это понимание поможет практичный дизайн материалов для электрохимического производства топлива.
«Наше объяснение удаляет туман вокруг влияние примесей на стабильность материала на атомном уровне и макроуровне», — сказал Аргон уважаемые коллеги Ненад Маркович, Химик в материалах отдела науки в лаборатории.
Ученые изучили электролиза материала, который называется гидр(Окси)оксид, чтобы обнаружить, что, хотя electrolyzerscan вести себя так, как будто они полностью стабильны, на атомном уровне системы очень динамичны. Атомы железа присутствуют в электрод неоднократно отпадают и присоединить к интерфейсу, или поверхность, на которой важна, для производства кислорода, реакции происходят. Этот тщательный баланс между разрушением и переотложением обеспечивает общую стабильность материала.
«Традиционно измеряют ученые как долго электролизер сможет вырабатывать кислород, и они используют это, чтобы определить стабильность», — сказал ученый Аргоннской докторской Dongyoung Юнг, первый автор на изучении. «Мы отделены общей стабильности материала на макроуровне от стабильности материала на атомном уровне, которая поможет нам понять и разработке новых материалов».
Ученые разработали сверхчувствительный электрохимические измерительные инструменты для мониторинга железа деятельность в situduring оферты и протестировать систему с различными уровнями загрязнения, чтобы увидеть, какие переменные влияют на общую стабильность материала. Поведение железа на границе раздела отвечает за то, насколько хорошо материал может вырабатывать кислород в процессе ОЭР.
«Измерив содержание железа в электроде и электролите с сверхвысокой чувствительности, мы нашли непредвиденных несоответствий, которые указывают на динамическую устойчивость утюга в системе», — сказал Пьетро Лопес, в Аргоннской помощник ученого на исследование.
Динамической устойчивости в материал — характеризуется стабильным поведением на макроскопическом уровне, несмотря на высокую активность на атомном уровне-это не обязательно плохо для электролизеров. Ученые надеются воспользоваться своим новым пониманием этого феномена, чтобы создать материалы с более высокой производительностью.
«Как только мы определяем роль железа и как движение влияет на процесс выделения кислорода, мы можем изменить материалы, чтобы воспользоваться преимуществами динамической устойчивости, гарантируя, что железо всегда присутствует в интерфейсе, увеличение производства кислорода», — сказал Лопес.
«Мы обращаемся к основным заблуждением в области», — сказал Воислав Стаменкович, преобразования и хранения энергии руководитель группы в материалах отдела науки Аргонна. «Серьезные последствия разъединения виртуальных стабильность и подлинная стабильность продлит правила проектирования для получения активных и стабильных интерфейсов.»
Это исследование финансировалось Министерством управления основной энергии наук. В situ рентгеноструктурного анализа для исследования проводился в предварительный источник фотона Аргонна (АПС) и теории функционала плотности (ТФП) расчеты проводились с использованием вычислительных мощностей в центре Аргонна для получения наноразмерных материалов (УНМ). Обе АПС и НСЖ управление ДОУ научно удобства пользователей.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!