ບລັອກຜະລິດຕະພັນ
ການນໍາໃຊ້ວັດສະດຸ nanostructured ກ່ຽວກັບອຸປະກອນການ nickel Foam ສາມມິຕິລະດັບເປັນ electrocatalyst ສໍາລັບການແຕກຂອງນ້ໍາ
ການຫລຸດລົງຂອງເຊື້ອໄຟຟອດຊິວທໍາແລະຄວາມກັງວົນທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນກ່ຽວກັບບັນຫາພະລັງງານແລະສິ່ງແວດລ້ອມໄດ້ເຮັດໃຫ້ຄວາມພະຍາຍາມຄົ້ນຄ້ວາຢ່າງກວ້າງຂວາງເພື່ອພັດທະນາແຫຼ່ງພະລັງງານທາງເລືອກ.electrochemical electrolysisນ້ໍາແມ່ນຖືວ່າເປັນຍຸດທະສາດທີ່ດີສໍາລັບການຜະລິດນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ hydrogen. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການຂັດນ້ໍາທີ່ມີປະສິດທິພາບຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີ electrocatalysts ທີ່ມີປະສິດທິພາບແລະທົນທານທີ່ສາມາດເລັ່ງການ kinetics ຂອງປະຕິກິລິຍາການສະກັດເອົາອົກຊີ (OER) ແລະປະຕິກິລິຍາ hydrogen-extraction (HER). ຕົວເລັ່ງລັດທີ່ປະກອບດ້ວຍໂລຫະ Noble, ເຊັ່ນ Pt ແລະໂລຫະປະສົມຂອງມັນ, RuO2 ແລະ IrO2, ປະຈຸບັນເປັນ catalysts ປະສິດທິພາບທີ່ສຸດສໍາລັບການ catalyzing OER ແລະ HER. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງແລະການຂາດແຄນຂອງໂລຫະທີ່ສູງສົ່ງໄດ້ຂັດຂວາງການນໍາໃຊ້ຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງພວກເຂົາແລະການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຢີພະລັງງານທົດແທນ. ເພື່ອເອົາຊະນະຂໍ້ຈໍາກັດເຫຼົ່ານີ້, ຄວາມພະຍາຍາມຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໄດ້ຖືກດໍາເນີນໃນການອອກແບບແລະສັງເຄາະ electrocatalysts ໂລຫະທີ່ບໍ່ມີຄ່າໂດຍໃຊ້ວັດສະດຸທີ່ອຸດົມສົມບູນໃນແຜ່ນດິນໂລກເປັນທາງເລືອກທີ່ປະຫຍັດກັບ OER ແລະ OERHER. ການປ່ຽນໂລຫະຜຸພັງ, sulfides, phosphides, ວັດສະດຸຄາບອນ, selenides, ແລະໂລຫະປະສົມໄດ້ຖືກສຶກສາຢ່າງກວ້າງຂວາງແລະໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນປະສິດທິພາບທີ່ດີສໍາລັບ OER ແລະ HER. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ສ່ວນໃຫຍ່ຂອງ electrocatalysts ເຫຼົ່ານີ້ຕ້ອງການ overpotential ສູງກ່ວາ catalysts ໂລຫະ noble, ແລະການປັບປຸງຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງເຂົາເຈົ້າຍັງມີຄວາມສໍາຄັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ມີຄວາມຈໍາເປັນອັນຮີບດ່ວນທີ່ຈະພັດທະນາໂຄງສ້າງ electrode ທາງເລືອກທີ່ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາແລະປະສິດທິພາບທີ່ມີກິດຈະກໍາສູງແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງໃນໄລຍະຍາວສໍາລັບການແຍກນ້ໍາປະສິດທິພາບ.
ໃນພາກສະຫນາມຂອງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ electrochemical, ສອງຍຸດທະສາດຕົ້ນຕໍໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອກະກຽມ electrodes. ເຕັກນິກທໍາອິດແລະນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງທີ່ສຸດກ່ຽວຂ້ອງກັບການນໍາໃຊ້ຕົວເລັ່ງລັດໃນຮູບແບບຜົງ. ໂດຍປົກກະຕິ, electrodes ແມ່ນການກໍ່ສ້າງໂດຍການນໍາໃຊ້ slurries ຂອງວັດສະດຸໄຟຟ້າ, ປັບປຸງການນໍາ, ແລະກາວໃສ່ substrates conductive. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ວິທີການນີ້ແມ່ນບໍ່ມີຂໍ້ບົກຜ່ອງ. ຂໍ້ເສຍປຽບຕົ້ນຕໍແມ່ນຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບ binder insulating ໄຟຟ້າ, ເຊິ່ງຫຼຸດຜ່ອນພື້ນທີ່ຕິດຕໍ່ລະຫວ່າງ electrolyte ແລະ catalyst ໄດ້. ນີ້ອາດຈະນໍາໄປສູ່ການສະກັດສະຖານທີ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ catalytically, ເຮັດໃຫ້ການຕໍ່ຕ້ານສູງແລະປະສິດທິພາບ electrocatalytic ຫຼຸດລົງ. ນອກຈາກນັ້ນ, electrodes ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງບໍ່ຫມັ້ນຄົງ, ເນື່ອງຈາກວ່າ catalyst ທີ່ຕິດຄັດມາມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະປອກເປືອກອອກຈາກ substrate ການດໍາເນີນການທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງໃນປະຈຸບັນ. ຍຸດທະສາດຕົ້ນຕໍທີສອງສໍາລັບການກະກຽມ electrode ແມ່ນການນໍາໃຊ້ວັດສະດຸທີ່ອີງໃສ່ໂລຫະອັນສູງສົ່ງທີ່ electrodeposited ໂດຍກົງໃສ່ substrate ການ conductive, ເຊັ່ນ: ໂຟມ nickel, foil ທອງແດງ, ຜ້າກາກບອນຫຼືເຈ້ຍ, FTO, ສະແຕນເລດແລະ foil nickel. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ວິທີການນີ້ບໍ່ແມ່ນບໍ່ມີຂໍ້ຈໍາກັດຂອງມັນ. ມັນເປັນການຍາກທີ່ຈະຄວບຄຸມພື້ນທີ່ທີ່ສາມາດເຂົ້າເຖິງໄດ້ຢ່າງຊັດເຈນລະຫວ່າງວັດສະດຸທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວທີ່ຝາກໄວ້ແລະ, ດັ່ງນັ້ນ, ການປະຕິບັດຂອງ electrode ຫຼຸດລົງດ້ວຍຄວາມຫນາຂອງຟິມທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນເນື່ອງຈາກການບໍ່ສາມາດເຂົ້າເຖິງຂອງ substrate ກັບສະຖານທີ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ catalytically ພາຍໃນ. ນອກຈາກນັ້ນ, ຄວາມສັບສົນແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງຂອງວິທີການຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຂັດຂວາງການປະຕິບັດຂອງມັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ການພັດທະນາຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍປະສິດທິພາບເຕັກນິກການ fabrication ສໍາລັບelectrodes ສາມມິຕິລະດັບ (3D).ແມ່ນມີຄວາມຈໍາເປັນສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ electrochemical ສົບຜົນສໍາເລັດ.
ການພັດທະນາວັດສະດຸໂລຫະສາມມິຕິໃຫມ່ທີ່ມີໂຄງສ້າງ porous ແລະພື້ນທີ່ສະເພາະສູງໄດ້ດຶງດູດຄວາມສົນໃຈຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເນື່ອງຈາກທ່າແຮງຂອງພວກມັນໃນການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຍາວຂອງການແຜ່ກະຈາຍ ion ແລະເພີ່ມການນໍາທາງ ionic ແລະເອເລັກໂຕຣນິກ. ດັ່ງນັ້ນ, ທິດທາງທີ່ດີສໍາລັບການອອກແບບ electrocatalyst ແມ່ນເພື່ອສົມທົບການຂະຫນາດໂຄງສ້າງທີ່ແຕກຕ່າງກັນເພື່ອສ້າງອົງປະກອບ nanostructured ຂອງ catalyst carriers ທີ່ສະຫນອງການ conductivity ສູງ, ພື້ນທີ່ຫນ້າດິນຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງສູງ.ໂຟມ Nickel(NF), ເປັນວັດສະດຸທີ່ມີການຄ້າແລະລາຄາບໍ່ແພງ, ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງເປັນ substrate ແລະ carrier ສໍາລັບວັດສະດຸ electrode ເນື່ອງຈາກໂຄງປະກອບການເປີດ pore ສາມມິຕິທີ່ຕ້ອງການຂອງຕົນ, ການນໍາໄຟຟ້າສູງ, ແລະພື້ນທີ່ສະເພາະຂະຫນາດໃຫຍ່. micropores ແລະການໄຫຼ jagged. ຊ່ອງທາງພາຍໃນ NFs ຍັງສະຫນອງການຂົນສົ່ງມະຫາຊົນທີ່ດີແລະພື້ນທີ່ຫນ້າດິນຂະຫນາດໃຫຍ່ຕໍ່ພື້ນທີ່ຫນ່ວຍ. substrates ຕ່າງໆ, ລວມທັງໂຟມໂລຫະທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ຕາຫນ່າງ, foils ແລະ fabrics, ໄດ້ຖືກຂຸດຄົ້ນເປັນຕົວເກັບສໍາລັບການນໍາໃຊ້ທາງເຄມີເຊັ່ນ: ຫມໍ້ໄຟ lithium-ion, supercapacitors, ຈຸລັງແສງຕາເວັນແລະການແຍກນ້ໍາ. ໂດຍສະເພາະ, NFs porous ໄດ້ດຶງດູດຄວາມສົນໃຈເນື່ອງຈາກຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາຂອງເຂົາເຈົ້າ, ການນໍາໄຟຟ້າ, ແລະພື້ນທີ່ຫນ້າດິນໄຟຟ້າຂະຫນາດໃຫຍ່, ທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບການໂຫຼດ catalysts ແລະເພີ່ມສະຖານທີ່ການເຄື່ອນໄຫວ electrochemical. ນອກຈາກນັ້ນ, NFs porous ມີຄວາມໄດ້ປຽບໃນການເສີມຂະຫຍາຍການຂົນສົ່ງມະຫາຊົນຂອງ electrolytes, ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນຜູ້ສະຫມັກທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບພື້ນທີ່ສູງຂອງຕົວເກັບປະຈຸໃນການນໍາໃຊ້ພະລັງງານ. ການຂະຫຍາຍຕົວໂດຍກົງຂອງວັດສະດຸທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວໃນໂຟມ nickel ຍັງເສີມຂະຫຍາຍການຕິດຕໍ່ catalyst-substrate ສໍາລັບການໂອນເອເລັກໂຕຣນິກປະສິດທິພາບໃນປະຕິກິລິຍາ cracking ນ້ໍາ. ໃນຂະນະທີ່ supercapacitor ແລະ electrodes ຫມໍ້ໄຟຍັງຄົງເປັນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຕົ້ນຕໍສໍາລັບ NFs, ການສຶກສາທີ່ຜ່ານມາໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າວັດສະດຸ electrode ທີ່ຝາກໄວ້ໃນວັດສະດຸນີ້ມີກິດຈະກໍາ OER ດີກວ່າ Ni foils ແລະ nets. ວັດສະດຸເຫຼົ່ານີ້ສາມາດນໍາໃຊ້ໄດ້ທັງໃນຮູບແບບທໍາມະຊາດຂອງເຂົາເຈົ້າຫຼືຕົກແຕ່ງດ້ວຍວັດສະດຸທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ, ແລະໂຟມສາມາດນໍາໃຊ້ໄດ້ທັງເປັນຕົວເກັບລວບລວມແລະຮອງພື້ນ. ດັ່ງນັ້ນ, ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງວັດສະດຸ catalytic ທີ່ອຸດົມສົມບູນຂອງໂລກ nanostructured ໃນ substrates NF ຖືສັນຍາສໍາລັບການພັດທະນາອຸປະກອນ electrode ກ້າວຫນ້າທາງດ້ານສໍາລັບການເກັບຮັກສາພະລັງງານ / ອຸປະກອນການແປງ. ເຖິງແມ່ນວ່າ electrocatalysts ທີ່ອຸດົມສົມບູນໃນແຜ່ນດິນໂລກທີ່ປູກໂດຍກົງໃນໂຟມ nickel ແມ່ນມີຢູ່ທົ່ວໄປ, electrodes ສາມມິຕິລະດັບໃນໂຟມ nickel ສໍາລັບ OERs ແລະ HERs ບໍ່ໄດ້ຖືກສືບສວນຢ່າງກວ້າງຂວາງ, ເຖິງແມ່ນວ່າພວກມັນເປັນໂຄງສ້າງທີ່ມີໂຄງສ້າງທີ່ມີ porous ທີ່ມີລາຄາຖືກແລະງ່າຍຕໍ່ການຜະລິດ.
