W dążeniu do zrównoważonych alternatyw dla źródeł energii opartych na węglu, wydajność i skalowalność technologii odgrywają kluczową rolę. Rozwój katalizatorów dwuatomowych zwiększa energię odnawialną, a w szczególności systemy rozszczepiania wody (WWS), oferują obiecujące rozwiązanie. Dzięki zastosowaniu DAC możliwe jest ulepszenie ważnych reakcji, takich jak redukcja/ewolucja tlenu i ewolucja wodoru. Oferuje to znaczący postęp w technologii baterii dzięki wydajnym katalizatorom dwuatomowym w konwersji energii.
Naukowcy z Instytutu Bioenergii i Technologii Bioprocesowych Qingdao w Chinach dążą do zwiększenia wydajności systemów WSS poprzez udoskonalenie konstrukcji kluczowych reakcji połówkowych. Reakcje te obejmują reakcje redukcji tlenu, reakcje wydzielania tlenu oraz reakcje wydzielania wodoru. Szybkie, wydajne i skalowalne technologie są niezbędne w poszukiwaniu zrównoważonych alternatyw dla węglowych źródeł energii. Baterie zasilane energią słoneczną, w postaci systemów rozszczepiania wody (WWS), stanowią obiecujące rozwiązanie. Złożone i powolne etapy reakcji związane z systemami WWS utrudniają obecnie ich powszechne wdrożenie. Katalizatory dwuatomowe zwiększają szybkość i wydajność ważnych reakcji. Działając jako pomost między katalizatorami jednoatomowymi a katalizatorami nanocząsteczkowymi z metali/stopów, mogą one osiągnąć znaczący postęp w tych procesach.
Jiang Heqing , autor korespondencyjny badania, powiedział: „Reakcje redukcji/wydzielania tlenu i wydzielania wodoru to główne reakcje obejmujące procesy sprzęgania wielu protonów i elektronów, które są kinetycznie powolne, dlatego pilnie potrzebne jest opracowanie wydajnych, stabilnych i niedrogich materiałów elektrokatalitycznych w celu zwiększenia wydajności konwersji”.
Znaczenie przetworników cyfrowo-analogowych
Katalizatory dwuatomowe (DAC) posiadają wiele atomów metalu na miejsce aktywne, co czyni je ważnymi w katalizie energetycznej. Charakteryzują się wszechstronną aktywnością katalityczną, efektywnym wykorzystaniem atomów i lepszą interakcją z produktami pośrednimi reakcji w porównaniu z katalizatorami jednoatomowymi (SAC). Ponadto, stosowanie SAC w systemach konwersji energii znacznie obniża wydajność konwersji energii ze względu na podwyższone bariery reakcji.
Podwójne atomy metalu w DAC-ach tworzą efekt synergistyczny , który pozwala na efektywną modulację efektów kooperacyjnych między dwoma miejscami aktywnymi. To z kolei prowadzi do znacznego obniżenia barier energetycznych niezbędnych do zajścia reakcji.
Znaczenie metod spiekania
Aby zwiększyć potencjał DAC-ów i promować ich powszechne zastosowanie, ważne jest zgłębienie mechanizmu ich syntezy za pomocą metod spiekania wysokotemperaturowego. To niewątpliwie przyspieszy ich rozwój i zwiększy ich dostępność komercyjną. Proces atomizacji i spiekania ma na celu przekształcenie kobaltu w nanocząstki poprzez atomizację. Następnie, poprzez spiekanie, można je wykorzystać do tworzenia zarówno pojedynczych atomów (SA), jak i podwójnych atomów (DA).
Strategiczne znaczenie tych badań leży w ich możliwości odkrycia różnorodnych zastosowań atomizacji/spiekania w tworzeniu 21 kolejnych DAC-ów. Zrozumienie, w jaki sposób te DAC-i powstają w procesie atomizacji/spiekania, otworzy nowe możliwości eksploracji zrównoważonych metod pozyskiwania energii. Wraz ze wzrostem liczby DAC-ów rośnie również potencjał dalszych postępów w tej dziedzinie.
Zobacz także : Ponad 20 wynalazków, które należy wynaleźć, aby pomóc światu
Stabilny związek i obiecujące wyniki
Dwuatomowy związek Co2N5 poddano rygorystycznym testom w bateriach cynkowo-powietrznych, a wyniki okazały się wysoce obiecujące. Niezwykła stabilność baterii Zn-powietrznych, wynosząca około 800 godzin (około miesiąca) , była naprawdę wyjątkowa. Co więcej, baterie te wykazały się inną niezwykłą cechą – zdolnością do ciągłego rozszczepiania wody przez około 1,000 godzin (około półtora miesiąca), zapewniając nieprzerwaną pracę , nawet w ciemności. Wyniki te świadczą o głębokim postępie w technologii baterii.
Jiang Heqing powiedział: „Prace nad DAC-ami trwają. Ta uniwersalna i skalowalna strategia stwarza możliwości kontrolowanego projektowania wydajnych, wielofunkcyjnych katalizatorów dwuatomowych w technologiach konwersji energii”.
Rozwój katalizatorów dwuatomowych zwiększa wykorzystanie energii odnawialnej, ale możliwe są dalsze udoskonalenia zwiększające możliwości katalizatorów bimetalicznych. Warto również ocenić ich działanie w różnych warunkach, takich jak niskie temperatury czy woda morska, aby zidentyfikować potencjalne wyzwania, które mogą utrudniać ich wykorzystanie na dużą skalę lub w celach komercyjnych.
Źródło : Rozwój katalizatorów dwuatomowych zwiększa wydajność odnawialnych źródeł energii
