পানি থেকে হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য প্রোটন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন ইলেক্ট্রোলাইসিসের গবেষণায় অগ্রগতি হয়েছে

চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেসের সাংহাই ইনস্টিটিউট ফর অ্যাডভান্সড স্টাডিজের গবেষক ইয়াং হুইয়ের নেতৃত্বে একটি দল প্রোটন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন ইলেক্ট্রোলাইসিস দ্বারা হাইড্রোজেন উৎপাদনে গুরুত্বপূর্ণ অগ্রগতি করেছে।প্রোটন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেনের জন্য কম ইরিডিয়াম লোডিং সহ গ্রেডিয়েন্ট অর্ডারযুক্ত কাঠামো সহ অ্যানোডের সামগ্রিক নকশাওয়াটার ইলেক্ট্রোলাইসিস, ন্যানো লেটারে প্রকাশিত।

প্রোটন এক্সচেঞ্জ মেমব্রেন হাইড্রোইলেক্ট্রোলাইসিস (PEMWE) শূন্য কার্বন নির্গমন সহ হাইড্রোজেন উৎপাদনের অন্যতম প্রধান প্রযুক্তি।বর্তমানে, অ্যানোড সাইডে মূল্যবান ধাতু Ir-এর উচ্চ পরিমাণ PEMWE-এর খরচ অনেক বাড়িয়ে দেয় এবং এর বাণিজ্যিকীকরণ প্রক্রিয়াকে সীমাবদ্ধ করে।উচ্চ ক্রিয়াকলাপ এবং কম Ir সামগ্রী সহ অনুঘটক প্রস্তুত করা Ir এর পরিমাণ হ্রাস করার একটি সাধারণ পদ্ধতি।যাইহোক, PEMWE এর প্রকৃত ব্যবহারে, দক্ষ হাইড্রোজেন উৎপাদন নিশ্চিত করতে মেমব্রেন ইলেক্ট্রোড (MEA) উচ্চ কারেন্ট ডেনসিটি (â¥1-2 A cm-2) এর অধীনে চালিত করা প্রয়োজন, তাই কম অনুঘটক ব্যবহারের সমস্যা, উচ্চ ওহম প্রতিরোধ এবং সীমিত ভর স্থানান্তর একই সময়ে সমাধান করা প্রয়োজন।নির্দেশিত MEA নির্মাণ একই সময়ে ইলেক্ট্রোক্যাটালিটিক গতিবিদ্যা, ভর স্থানান্তর এবং ওহমিক ক্ষতি হ্রাস করবে বলে আশা করা হচ্ছে, যা হাইড্রোজেন জ্বালানী কোষ গবেষণার লক্ষ্য, তবে এটি বেশ চ্যালেঞ্জিং।

এর পরিপ্রেক্ষিতে, MEA স্ট্রাকচারাল ইন্টিগ্রেশন ডিজাইনের দৃষ্টিকোণ থেকে, বৈজ্ঞানিক গবেষণা দল উদ্ভাবনীভাবে ন্যানো-ইমপ্রিন্ট প্রযুক্তি এবং স্ট্যাটিক ব্যবহার করে অ্যানোড গ্রেডিয়েন্ট কোনিকাল অ্যারে এবং ত্রি-মাত্রিক ঝিল্লি/অনুঘটক স্তর ইন্টারফেস সহ একটি নতুন ধরণের অর্ডারযুক্ত MEA প্রস্তুত করার প্রস্তাব করেছে। পদ্ধতিশঙ্কুযুক্ত অ্যারে এবং গ্রেডিয়েন্ট অনুঘটক স্তর গঠন সক্রিয় সাইটের এক্সপোজার বৃদ্ধি;গ্রেডিয়েন্ট এবং ত্রি-মাত্রিক ঝিল্লি/অনুঘটক স্তর ইন্টারফেস ইন্টারফেস বন্ধন শক্তি বাড়ায়।উল্লম্বভাবে সাজানো voids গ্যাস এবং তরল সংক্রমণের জন্য একটি দ্রুত চ্যানেল প্রদান করে।MEA কাঠামো একই সাথে ইলেক্ট্রোক্যাটালাইটিক গতিবিদ্যা, ওহম এবং ভর স্থানান্তর মেরুকরণের কারণে কর্মক্ষমতা হ্রাস কমাতে পারে।2 mg cm-2 এর Ir লোডিং সহ প্রচলিত MEA এর সাথে তুলনা করে, আদেশকৃত কাঠামো ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সক্রিয় এলাকাকে 4.2 গুণ বাড়িয়েছে এবং ভর স্থানান্তর এবং ওমিক মেরুকরণের অতিরিক্ত সম্ভাবনা যথাক্রমে 13.9% এবং 8.7% কমিয়েছে।নতুন অর্ডারকৃত MEA 1.801V@2A cm-2 এর চমৎকার কর্মক্ষমতা দেখিয়েছে যখন Ir লোড 0.2 mg cm-2 এর মত কম ছিল, যা Ir লোডের দশগুণ সহ প্রচলিত MEA কাঠামোর সাথে তুলনীয় ছিল এবং ভাল স্থিতিশীলতা দেখায়।এই অধ্যয়নটি উচ্চ কার্যকারিতা, কম মহৎ ধাতু অনুঘটক লোড এবং দীর্ঘ জীবন সহ PEMWE এর বিকাশের জন্য একটি নতুন কৌশল সরবরাহ করে।