నీటి నుండి హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి కోసం ప్రోటాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ మెమ్బ్రేన్ విద్యుద్విశ్లేషణ అధ్యయనంలో పురోగతి సాధించబడింది

చైనీస్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్‌కు చెందిన షాంఘై ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఫర్ అడ్వాన్స్‌డ్ స్టడీస్ పరిశోధకుడు యాంగ్ హుయ్ నేతృత్వంలోని బృందం ప్రోటాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ మెమ్బ్రేన్ ఎలక్ట్రోలిసిస్ ద్వారా హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తిలో ముఖ్యమైన పురోగతిని సాధించింది.ప్రోటాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ మెమ్బ్రేన్ కోసం తక్కువ ఇరిడియం లోడింగ్‌తో గ్రేడియంట్ ఆర్డర్ స్ట్రక్చర్‌తో యానోడ్ యొక్క మొత్తం డిజైన్నీటి విద్యుద్విశ్లేషణ, నానో లెటర్స్‌లో ప్రచురించబడింది.

ప్రోటాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ మెమ్బ్రేన్ హైడ్రోఎలెక్ట్రోలిసిస్ (PEMWE) అనేది సున్నా కార్బన్ ఉద్గారంతో హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తికి కీలకమైన సాంకేతికతలలో ఒకటి.ప్రస్తుతం, యానోడ్ వైపు ఉన్న అధిక మొత్తంలో విలువైన మెటల్ Ir PEMWE ధరను బాగా పెంచుతుంది మరియు దాని వాణిజ్యీకరణ ప్రక్రియను పరిమితం చేస్తుంది.అధిక కార్యాచరణ మరియు తక్కువ Ir కంటెంట్‌తో ఉత్ప్రేరకం తయారీ Ir మొత్తాన్ని తగ్గించడానికి ఒక సాధారణ పద్ధతి.అయినప్పటికీ, PEMWE యొక్క వాస్తవ ఉపయోగంలో, సమర్థవంతమైన హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తిని నిర్ధారించడానికి మెమ్బ్రేన్ ఎలక్ట్రోడ్ (MEA) అధిక కరెంట్ సాంద్రత (â¥1-2 A cm-2) కింద నిర్వహించబడాలి, కాబట్టి తక్కువ ఉత్ప్రేరకం వినియోగం, అధిక ఓం రెసిస్టెన్స్ మరియు పరిమిత ద్రవ్యరాశి బదిలీని ఒకే సమయంలో పరిష్కరించాలి.ఆర్డర్ చేయబడిన MEA నిర్మాణం ఎలక్ట్రోక్యాటలిటిక్ కైనటిక్స్, మాస్ ట్రాన్స్‌ఫర్ మరియు ఓహ్మిక్ నష్టాన్ని ఒకేసారి తగ్గిస్తుందని అంచనా వేయబడింది, ఇది హైడ్రోజన్ ఇంధన కణాల పరిశోధన యొక్క లక్ష్యం, అయితే ఇది చాలా సవాలుగా ఉంది.

దీని దృష్ట్యా, MEA స్ట్రక్చరల్ ఇంటిగ్రేషన్ డిజైన్ కోణం నుండి, నానో-ఇంప్రింట్ టెక్నాలజీ మరియు స్టాటిక్ ఉపయోగించి యానోడ్ గ్రేడియంట్ శంఖాకార శ్రేణి మరియు త్రీ-డైమెన్షనల్ మెమ్బ్రేన్/ఉత్ప్రేరక లేయర్ ఇంటర్‌ఫేస్‌తో కొత్త రకమైన ఆర్డర్ MEAని సిద్ధం చేయాలని శాస్త్రీయ పరిశోధన బృందం వినూత్నంగా ప్రతిపాదించింది. పద్ధతి.శంఖాకార శ్రేణి మరియు ప్రవణత ఉత్ప్రేరక పొర నిర్మాణం క్రియాశీల సైట్‌లను బహిర్గతం చేసింది;గ్రేడియంట్ మరియు త్రీ-డైమెన్షనల్ మెమ్బ్రేన్/ఉత్ప్రేరక లేయర్ ఇంటర్‌ఫేస్ ఇంటర్‌ఫేస్ బాండింగ్ బలాన్ని పెంచుతుంది.నిలువుగా అమర్చబడిన శూన్యాలు గ్యాస్ మరియు ద్రవ ప్రసారానికి వేగవంతమైన ఛానెల్‌ని అందిస్తాయి.MEA నిర్మాణం ఎలక్ట్రోక్యాటలిటిక్ కైనటిక్స్, ఓం మరియు మాస్ ట్రాన్స్‌ఫర్ పోలరైజేషన్ వల్ల ఏర్పడే పనితీరు నష్టాన్ని ఏకకాలంలో తగ్గిస్తుంది.2 mg cm-2 యొక్క Ir లోడింగ్‌తో సాంప్రదాయ MEAతో పోలిస్తే, ఆర్డర్ చేయబడిన నిర్మాణం ఎలక్ట్రోకెమికల్ క్రియాశీల ప్రాంతాన్ని 4.2 రెట్లు పెంచింది మరియు ద్రవ్యరాశి బదిలీ మరియు ఓహ్మిక్ పోలరైజేషన్ ఓవర్‌పోటెన్షియల్‌ను వరుసగా 13.9 % మరియు 8.7 % తగ్గించింది.Ir లోడ్ 0.2 mg cm-2 కంటే తక్కువగా ఉన్నప్పుడు కొత్త ఆర్డర్ చేసిన MEA 1.801V@2A cm-2 యొక్క అద్భుతమైన పనితీరును కనబరిచింది, ఇది Ir లోడ్ కంటే పది రెట్లు ఉన్న సాంప్రదాయ MEA నిర్మాణంతో పోల్చదగినది మరియు మంచి స్థిరత్వాన్ని చూపింది.ఈ అధ్యయనం అధిక పనితీరు, తక్కువ నోబుల్ మెటల్ ఉత్ప్రేరకం లోడ్ మరియు సుదీర్ఘ జీవితకాలంతో PEMWE అభివృద్ధికి కొత్త వ్యూహాన్ని అందిస్తుంది.