মেসোপোরাস ট্যানটালাম অক্সাইডের উপর জমা বিশেষভাবে ডিজাইন করা ইরিডিয়াম ন্যানোস্ট্রাকচারগুলি পরিবাহিতা, অনুঘটক কার্যকলাপ এবং দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা বৃদ্ধি করে।
ছবি: দক্ষিণ কোরিয়া এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের গবেষকরা হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য প্রোটন বিনিময় ঝিল্লি ব্যবহার করে পানির সাশ্রয়ী তড়িৎ বিশ্লেষণ সহজতর করার জন্য অক্সিজেন বিবর্তন প্রতিক্রিয়া কার্যকলাপ বৃদ্ধি সহ একটি নতুন ইরিডিয়াম অনুঘটক তৈরি করেছেন। আরও জানুন
বিশ্বের জ্বালানি চাহিদা ক্রমশ বৃদ্ধি পাচ্ছে। পরিচ্ছন্ন এবং টেকসই জ্বালানি সমাধানের জন্য আমাদের অনুসন্ধানে পরিবহনযোগ্য হাইড্রোজেন শক্তির বিরাট সম্ভাবনা রয়েছে। এই ক্ষেত্রে, প্রোটন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন ওয়াটার ইলেক্ট্রোলাইজার (PEMWE), যা অতিরিক্ত বৈদ্যুতিক শক্তিকে জল তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে পরিবহনযোগ্য হাইড্রোজেন শক্তিতে রূপান্তর করে, তা অনেক আগ্রহ আকর্ষণ করেছে। তবে, তড়িৎ বিশ্লেষণের একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান অক্সিজেন বিবর্তন বিক্রিয়ার (OER) ধীর গতির কারণে এবং ইলেক্ট্রোডগুলিতে ইরিডিয়াম (Ir) এবং রুথেনিয়াম অক্সাইডের মতো ব্যয়বহুল ধাতব অক্সাইড অনুঘটকের উচ্চ লোডিং সীমিত হওয়ার কারণে হাইড্রোজেন উৎপাদনে এর বৃহৎ পরিসরে প্রয়োগ সীমিত রয়ে গেছে। অতএব, PEMWE-এর ব্যাপক প্রয়োগের জন্য সাশ্রয়ী এবং উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন OER অনুঘটকের বিকাশ প্রয়োজন।

সম্প্রতি, দক্ষিণ কোরিয়ার গোয়াংজু ইনস্টিটিউট অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজির অধ্যাপক চাংহো পার্কের নেতৃত্বে একটি কোরিয়ান-আমেরিকান গবেষণা দল PEM জলের দক্ষ তড়িৎ বিশ্লেষণ অর্জনের জন্য উন্নত ফর্মিক অ্যাসিড হ্রাস পদ্ধতির মাধ্যমে মেসোপোরাস ট্যানটালাম অক্সাইড (Ta2O5) এর উপর ভিত্তি করে একটি নতুন ইরিডিয়াম ন্যানোস্ট্রাকচার্ড অনুঘটক তৈরি করেছে। তাদের গবেষণাটি ২০ মে, ২০২৩ তারিখে অনলাইনে প্রকাশিত হয়েছিল এবং ১৫ আগস্ট, ২০২৩ তারিখে জার্নাল অফ পাওয়ার সোর্সেসের ৫৭৫ খণ্ডে প্রকাশিত হবে। গবেষণাটি কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজির (KIST) গবেষক ডঃ চাইকিয়ং বাইকের সহ-লেখক।
"ইলেকট্রন সমৃদ্ধ Ir ন্যানোস্ট্রাকচারটি একটি স্থিতিশীল মেসোপোরাস Ta2O5 সাবস্ট্রেটের উপর সমানভাবে ছড়িয়ে পড়ে যা নরম টেমপ্লেট পদ্ধতি দ্বারা প্রস্তুত করা হয় এবং ইথিলিনেডিয়ামিনের চারপাশের প্রক্রিয়ার সাথে মিলিত হয়, যা কার্যকরভাবে একটি PEMWE ব্যাটারির Ir সামগ্রীকে 0.3 mg cm-2 এ কমিয়ে দেয়," অধ্যাপক পার্ক ব্যাখ্যা করেন। এটি লক্ষণীয় যে Ir/Ta2O5 অনুঘটকের উদ্ভাবনী নকশা কেবল Ir ব্যবহার উন্নত করে না, বরং উচ্চ পরিবাহিতা এবং একটি বৃহত্তর তড়িৎ রাসায়নিকভাবে সক্রিয় পৃষ্ঠতল এলাকাও রয়েছে।
অতিরিক্তভাবে, এক্স-রে ফটোইলেক্ট্রন এবং এক্স-রে শোষণ বর্ণালী Ir এবং Ta এর মধ্যে শক্তিশালী ধাতু-সহায়ক মিথস্ক্রিয়া প্রকাশ করে, যখন ঘনত্ব কার্যকরী তত্ত্ব গণনা Ta থেকে Ir এ চার্জ স্থানান্তর নির্দেশ করে, যা O এবং OH এর মতো শোষণকারী পদার্থের শক্তিশালী বন্ধন সৃষ্টি করে এবং OOP জারণ প্রক্রিয়ার সময় Ir(III) অনুপাত বজায় রাখে। এর ফলে Ir/Ta2O5 এর কার্যকলাপ বৃদ্ধি পায়, যার ওভারভোল্টেজ IrO2 এর জন্য 0.48 V এর তুলনায় 0.385 V কম।
দলটি পরীক্ষামূলকভাবে অনুঘটকের উচ্চ OER কার্যকলাপও প্রদর্শন করেছে, 10 mA cm-2 এ 288 ± 3.9 mV এর ওভারভোল্টেজ এবং মি. ব্ল্যাকের জন্য সংশ্লিষ্ট মানের 1.55 V এ 876.1 ± 125.1 A g-1 এর উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চ Ir ভর কার্যকলাপ পর্যবেক্ষণ করেছে। প্রকৃতপক্ষে, Ir/Ta2O5 চমৎকার OER কার্যকলাপ এবং স্থিতিশীলতা প্রদর্শন করে, যা ঝিল্লি-ইলেকট্রোড সমাবেশের 120 ঘন্টারও বেশি একক-কোষ অপারেশন দ্বারা আরও নিশ্চিত করা হয়েছে।
প্রস্তাবিত পদ্ধতির দ্বৈত সুবিধা রয়েছে: লোড লেভেল Ir হ্রাস করা এবং OER এর দক্ষতা বৃদ্ধি করা। "OER এর বর্ধিত দক্ষতা PEMWE প্রক্রিয়ার খরচ দক্ষতার পরিপূরক, যার ফলে এর সামগ্রিক কর্মক্ষমতা উন্নত হয়। এই অর্জন PEMWE এর বাণিজ্যিকীকরণে বিপ্লব আনতে পারে এবং মূলধারার হাইড্রোজেন উৎপাদন পদ্ধতি হিসাবে এর গ্রহণকে ত্বরান্বিত করতে পারে," একজন আশাবাদী অধ্যাপক পার্ক পরামর্শ দেন।

সামগ্রিকভাবে, এই উন্নয়ন আমাদের টেকসই হাইড্রোজেন শক্তি পরিবহন সমাধান অর্জনের এবং এইভাবে কার্বন নিরপেক্ষ মর্যাদা অর্জনের কাছাকাছি নিয়ে আসে।
গোয়াংজু ইনস্টিটিউট অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি (GIST) সম্পর্কে গোয়াংজু ইনস্টিটিউট অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি (GIST) দক্ষিণ কোরিয়ার গোয়াংজুতে অবস্থিত একটি গবেষণা বিশ্ববিদ্যালয়। GIST 1993 সালে প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল এবং এটি দক্ষিণ কোরিয়ার সবচেয়ে মর্যাদাপূর্ণ স্কুলগুলির মধ্যে একটি হয়ে উঠেছে। বিশ্ববিদ্যালয়টি একটি শক্তিশালী গবেষণা পরিবেশ তৈরি করতে প্রতিশ্রুতিবদ্ধ যা বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির বিকাশকে উৎসাহিত করে এবং আন্তর্জাতিক ও দেশীয় গবেষণা প্রকল্পগুলির মধ্যে সহযোগিতাকে উৎসাহিত করে। "ভবিষ্যতের বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির গর্বিত রূপকার" এই নীতিবাক্যটি মেনে চলার মাধ্যমে, GIST ধারাবাহিকভাবে দক্ষিণ কোরিয়ার শীর্ষস্থানীয় বিশ্ববিদ্যালয়গুলির মধ্যে স্থান পেয়েছে।
লেখকদের সম্পর্কে ডঃ চাংহো পার্ক ২০১৬ সালের আগস্ট মাস থেকে গোয়াংজু ইনস্টিটিউট অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি (জিআইএসটি) এর অধ্যাপক। জিআইএসটিতে যোগদানের আগে তিনি স্যামসাং এসডিআই-এর ভাইস প্রেসিডেন্ট হিসেবে দায়িত্ব পালন করেন এবং স্যামসাং ইলেকট্রনিক্স এসএআইটি থেকে স্নাতকোত্তর ডিগ্রি অর্জন করেন। তিনি ১৯৯০, ১৯৯২ এবং ১৯৯৫ সালে কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজির রসায়ন বিভাগ থেকে যথাক্রমে স্নাতক, স্নাতকোত্তর এবং ডক্টরেট ডিগ্রি অর্জন করেন। তার বর্তমান গবেষণার কেন্দ্রবিন্দুতে রয়েছে জ্বালানি কোষে মেমব্রেন ইলেকট্রোড অ্যাসেম্বলি এবং ন্যানোস্ট্রাকচার্ড কার্বন এবং মিশ্র ধাতব অক্সাইড সাপোর্ট ব্যবহার করে তড়িৎ বিশ্লেষণের জন্য অনুঘটক পদার্থের বিকাশ। তিনি ১২৬টি বৈজ্ঞানিক গবেষণাপত্র প্রকাশ করেছেন এবং তার দক্ষতার ক্ষেত্রে ২২৭টি পেটেন্ট পেয়েছেন।
ডঃ চাইকিয়ং বাইক কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি (KIST) এর একজন গবেষক। তিনি PEMWE OER এবং MEA অনুঘটক তৈরির সাথে জড়িত, বর্তমানে তিনি অ্যামোনিয়া জারণ বিক্রিয়ার জন্য অনুঘটক এবং ডিভাইসের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেন। ২০২৩ সালে KIST-তে যোগদানের আগে, চাইকিয়ং বাইক গোয়াংজু ইনস্টিটিউট অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি থেকে এনার্জি ইন্টিগ্রেশনে পিএইচডি ডিগ্রি অর্জন করেন।
ইলেকট্রন সমৃদ্ধ Ta2O5 দ্বারা সমর্থিত মেসোপোরাস আইরাইড ন্যানোস্ট্রাকচার অক্সিজেন বিবর্তন বিক্রিয়ার কার্যকলাপ এবং স্থায়িত্ব বাড়াতে পারে।
লেখকরা ঘোষণা করেছেন যে তাদের কোনও প্রতিযোগিতামূলক আর্থিক স্বার্থ বা ব্যক্তিগত সম্পর্ক নেই যা এই নিবন্ধে উপস্থাপিত কাজকে প্রভাবিত করতে পারে বলে মনে হতে পারে।
দাবিত্যাগ: AAAS এবং EurekAlert! EurekAlert-এ প্রকাশিত প্রেস বিজ্ঞপ্তির নির্ভুলতার জন্য দায়ী নয়! অংশগ্রহণকারী সংস্থা বা EurekAlert সিস্টেমের মাধ্যমে তথ্যের যেকোনো ব্যবহার।

আপনি যদি আরও তথ্য জানতে চান, তাহলে আমাকে একটি ইমেল পাঠান।
ই-মেইল:
info@pulisichem.cn
টেলিফোন:
+৮৬-৫৩৩-৩১৪৯৫৯৮