I jakten på hållbara alternativ till kolbaserade energikällor spelar teknikens effektivitet och skalbarhet en avgörande roll. Utvecklingen av tvåatomiga katalysatorer främjar förnybar energi, och specifikt vattendelningssystem (WWS) erbjuder en lovande lösning. Genom att använda DAC är det möjligt att förbättra viktiga reaktioner som syrereduktion/-utveckling och vätgasutveckling. Detta erbjuder ett betydande framsteg inom batteritekniken med effektiva tvåatomiga katalysatorer inom energiomvandling.
Forskare vid Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology i Kina strävar efter att förbättra prestandan hos vattenklyvande system (WSS) genom att förbättra utformningen av de viktigaste halvreaktionerna. Dessa reaktioner inkluderar syrereduktionsreaktioner, syreutvecklingsreaktioner och väteutvecklingsreaktioner. Snabba, effektiva och skalbara tekniker är nödvändiga i sökandet efter hållbara alternativ till kolbaserade energikällor. Soldrivna batterier, i form av vattenklyvande system (WWS), presenterar en lovande lösning. De invecklade och långsamma reaktionsstegen som är förknippade med WWS hindrar för närvarande deras förmåga att användas i stor utsträckning. Dubbelatomiga katalysatorer förbättrar hastigheten och prestandan hos viktiga reaktioner. Genom att fungera som en brygga mellan katalysatorer med en enda atom och metall/legering-nanopartiklar kan de uppnå anmärkningsvärda framsteg i dessa processer.
Studiens korresponderande författare, Jiang Heqing, sa: ”Syrereduktion/-evolution och väteutvecklingsreaktioner är kärnreaktionerna, som involverar multiproton-elektronkopplingsprocesser, vilka är kinetiskt långsamma, så det är brådskande att utveckla effektiva, stabila och billiga elektrokatalytiska material för att förbättra deras omvandlingseffektivitet.”
DAC:ernas betydelse
Dubbelatomkatalysatorer (DAC) har flera metallatomer per aktiv plats vilket gör dem viktiga vid energikatalys. De har mångsidig katalytisk aktivitet, effektiv användning av atomer och bättre interaktion med reaktionsmellanprodukter jämfört med enatomkatalysatorer (SAC). Dessutom kommer användningen av SAC i energiomvandlingssystem att kraftigt hämma energiomvandlingseffektiviteten på grund av de förhöjda reaktionsbarriärerna.
De dubbla metallatomerna i DAC: er bildar en synergistisk effekt som möjliggör effektiv modulering av kooperativa effekter mellan de dubbla aktiva platserna. Detta leder i sin tur till en betydande minskning av de energibarriärer som är nödvändiga för reaktionen.
Betydelsen av sintringsmetoder
För att utöka potentialen hos DAC och främja en utbredd användning är det viktigt att fördjupa sig i deras syntesmekanism med hjälp av högtemperatursintringsmetoder. Detta kommer utan tvekan att driva på deras utveckling och göra dem mer lättillgängliga för kommersiella ändamål. Förstoftnings- och sintringsprocessen syftar till att omvandla kobolt till nanopartiklar genom förstoftning. Sedan använda dem för att skapa både enatomiga (SA) och tvåatomiga (DA) arter genom sintring.
Den strategiska betydelsen av denna forskning ligger i dess förmåga att avslöja olika tillämpningar av atomisering/sintring vid skapandet av 21 andra DAC:er. Genom att förstå hur dessa DAC:er bildas genom atomiserings-/sintringsprocessen kommer olika möjligheter att öppna sig för att utforska hållbar energianvändning. I takt med att antalet DAC:er ökar, ökar även potentialen för ytterligare framsteg inom detta område.
Se även : 20+ uppfinningar som behöver uppfinnas för att hjälpa världen
Stabil förening och lovande resultat
Den tvåatomiga Co2N5-föreningen utsattes för rigorösa tester i zink-luft-batterier, och resultaten var mycket lovande. Zn-luft-batteriernas anmärkningsvärda stabilitet, med en livslängd på cirka 800 timmar (cirka 1 månad) , var verkligen exceptionell. Dessutom uppvisade dessa batterier en annan anmärkningsvärd egenskap – förmågan att kontinuerligt klyva vatten i cirka 1 000 timmar (cirka 1 och en halv månad), vilket gav oavbruten drift , även i mörker. Dessa resultat innebär ett djupt framsteg inom batteritekniken.
Jiang Heqing sa: ”Arbetet med DAC pågår. Denna universella och skalbara strategi ger möjligheter till kontrollerad design av effektiva multifunktionella tvåatomskatalysatorer inom energiomvandlingsteknik.”
Utvecklingen av tvåatomiga katalysatorer ökar förnybar energi, men ytterligare förbättringar kan göras för att förbättra bimetalliska katalysatorers kapacitet . Det är också lärorikt att utvärdera deras prestanda under olika förhållanden, som kalla temperaturer eller havsvatten, för att identifiera potentiella utmaningar som kan hindra deras storskaliga eller kommersiella användning.
Källa : Utvecklingen inom tvåatomskatalysatorer gör förnybara energikällor mer effektiva
