Paggamit sa nanostructured nga mga materyales sa tulo-ka-dimensional nga nickel foam nga mga materyales isip electrocatalysts alang sa water cracking

Ang pagkahurot sa mga fossil fuel ug nagkadako nga mga kabalaka bahin sa enerhiya ug mga isyu sa kalikopan misangpot sa halapad nga mga paningkamot sa panukiduki aron makahimo og alternatibong mga tinubdan sa enerhiya.Electrochemical electrolysisAng tubig giisip nga usa ka maayong estratehiya alang sa produksiyon sa hydrogen fuel. Bisan pa, ang episyente nga pag-crack sa tubig nanginahanglan episyente ug lig-on nga mga electrocatalyst nga makapadali sa kinetics sa oxygen-extraction reaction (OER) ug hydrogen-extraction reaction (HER). Noble metal-containing catalysts, sama sa Pt ug sa iyang mga alloy, RuO2 ug IrO2, sa pagkakaron mao ang labing episyente nga catalysts sa pag-catalyze sa OER ug HER. Bisan pa, ang taas nga gasto ug kanihit sa mga halangdon nga metal nakababag sa ilang dako nga aplikasyon ug pag-uswag sa mga teknolohiya sa nabag-o nga enerhiya. Aron mabuntog kini nga mga limitasyon, daghang mga paningkamot ang gihimo sa pagdesinyo ug pag-synthesize sa dili bililhon nga metal nga mga electrocatalyst gamit ang mga materyal nga abunda sa yuta isip ekonomikanhon nga mga alternatibo sa OER ug OERHER. Ang transition metal oxides, sulfide, phosphides, carbon materials, selenides, ug mixed-metal complexes kay kaylap nga gitun-an ug nagpakita og maayong performance para sa OER ug HER. Bisan pa, kadaghanan sa kini nga mga electrocatalyst nanginahanglan labi ka taas nga mga potensyal kaysa sa mga halangdon nga mga catalyst nga nakabase sa metal, ug ang pagpaayo sa ilang kalig-on nagpabilin nga hinungdanon. Busa, adunay dinalian nga panginahanglan sa paghimo sa usa ka mubu nga gasto ug episyente nga alternatibo nga istruktura sa elektrod nga adunay taas nga kalihokan ug dugay nga kalig-on alang sa episyente nga pagbahin sa tubig.

Sa natad sa electrochemical aplikasyon, duha ka nag-unang estratehiya ang gigamit sa pag-andam sa mga electrodes. Ang una ug labing kaylap nga gigamit nga teknik naglakip sa paggamit sa mga catalyst sa powdered form. Kasagaran, ang mga electrodes gitukod pinaagi sa paggamit sa slurries sa mga electroactive nga materyales, conductivity enhancers, ug adhesives sa conductive substrates. Bisan pa, kini nga pamaagi wala’y mga kakulangan. Ang nag-unang disbentaha mao ang kinahanglanon alang sa usa ka electrically insulating binder, nga makapamenos sa contact area tali sa electrolyte ug sa catalyst. Kini mahimong mosangpot sa pagbabag sa catalytically active sites, nga moresulta sa taas nga resistensya ug pagkunhod sa electrocatalytic performance. Dugang pa, ang mga electrodes medyo dili lig-on, tungod kay ang gilakip nga catalyst lagmit nga mag-alis gikan sa conducting substrate sa taas nga mga densidad sa karon. Ang ikaduha nga nag-unang estratehiya alang sa pag-andam sa electrode mao ang paggamit sa halangdon nga metal-based nga mga materyales nga electrodeposited direkta ngadto sa conductive substrate, sama sa nickel foam, copper foil, carbon cloth o papel, FTO, stainless steel ug nickel foil. Bisan pa, kini nga pamaagi wala’y mga limitasyon. Lisud ang tukma nga pagkontrolar sa accessible nga luna tali sa mga gideposito nga aktibong mga materyales ug, busa, ang electrode performance mikunhod uban sa pagdugang sa film gibag-on tungod sa inaccessibility sa substrate ngadto sa catalytically aktibo nga mga dapit sa sulod. Dugang pa, ang pagkakomplikado ug taas nga gasto sa pamaagi nakababag kaayo sa praktikal nga aplikasyon niini. Busa, ang pagpalambo sa cost-effective nga mga teknik sa fabrication alang sathree-dimensional (3D) nga mga electrodesgikinahanglan alang sa malampuson nga electrochemical aplikasyon.

Ang pag-uswag sa bag-ong tulo-ka-dimensyon nga metal nga mga materyales nga adunay porous nga mga istruktura ug taas nga espesipikong mga lugar sa ibabaw nakadani og daghang atensyon tungod sa ilang potensyal nga makunhuran ang gitas-on sa pagsabwag sa ion ug madugangan ang ionic ug electronic conductivity. Busa, ang usa ka promisa nga direksyon alang sa electrocatalyst nga disenyo mao ang paghiusa sa lain-laing mga structural dimensyon aron sa paghimo sa usa ka nanostructured composite sa catalyst carriers nga naghatag og taas nga conductivity, dako nga surface area ug taas nga kalig-on.Nickel foam(NF), usa ka komersyal nga magamit ug barato nga materyal, kaylap nga gigamit ingon usa ka substrate ug carrier alang sa mga materyales sa electrode tungod sa iyang gitinguha nga three-dimensional nga open-pore nga istruktura, taas nga conductivity sa kuryente, ug dako nga espesipikong lugar sa ibabaw. Ang micropores ug jagged flow Ang mga kanal sa sulod sa mga NF naghatag usab og maayo nga pagbalhin sa masa ug dako nga lugar sa nawong matag yunit nga lugar. Ang lainlaing mga substrate, lakip ang lainlaing mga bula sa metal, mga mata, mga foil ug mga tela, gisusi ingon mga kolektor alang sa mga aplikasyon sa electrochemical sama sa mga baterya sa lithium-ion, supercapacitor, solar cell ug pagbahin sa tubig. Sa partikular, ang mga porous nga NF nakadani sa atensyon tungod sa ilang ubos nga gasto, electrical conductivity, ug dako nga electroactive surface area, nga maayo alang sa loading catalysts ug pagdugang sa electrochemical active sites. Dugang pa, ang mga porous nga NF adunay mga bentaha sa pagpausbaw sa mass transport sa mga electrolyte, nga naghimo kanila nga angay nga mga kandidato alang sa taas nga surface area nga mga kolektor karon sa mga aplikasyon sa enerhiya. Direkta nga pagtubo sa mga aktibo nga materyales sa nickel foam nagpalambo usab sa catalyst-substrate contact para sa episyente nga pagbalhin sa electron sa water cracking reactions. Samtang ang mga supercapacitor ug mga electrodes sa baterya nagpabilin nga mga nag-unang aplikasyon alang sa mga NF, ang bag-ong mga pagtuon nagpakita nga ang mga materyales sa electrode nga gideposito sa kini nga materyal adunay labaw nga kalihokan sa OER kaysa sa Ni foil ug mga pukot. Kini nga mga materyales mahimong magamit bisan sa ilang natural nga porma o giadornohan sa mga aktibo nga materyales, ug ang mga bula mahimong magamit ingon mga kolektor ug mga substrate sa pagsuporta. Sa ingon, ang pagtubo sa usa ka nanostructured, yuta-dato nga catalytic nga materyal sa NF substrates naghupot sa saad alang sa pagpalambo sa mga advanced electrode materyales alang sa enerhiya storage / pagkakabig mga himan. Bisan kung ang mga electrocatalyst nga dato sa yuta nga direkta nga gipatubo sa nickel foam sagad magamit, ang mga three-dimensional nga electrodes sa nickel foam alang sa mga OER ug HER wala pa masusi pag-ayo, bisan kung kini mga porous nga hierarchical nga istruktura nga mubu ang gasto ug dali nga paghimo.