Mangpaat bahan nanostruktur dina bahan busa nikel tilu diménsi salaku éléktrokatalis pikeun retakan cai

Turunna bahan bakar fosil sareng kahariwang ngeunaan énergi sareng masalah lingkungan parantos nyababkeun usaha panalungtikan anu éksténsif pikeun ngembangkeun sumber énérgi alternatif.Éléktrokimia éléktrolisiscai dianggap strategi ngajangjikeun pikeun produksi suluh hidrogén. Sanajan kitu, cracking cai efisien merlukeun electrocatalysts efisien sarta awét nu bisa ngagancangkeun kinétika réaksi oksigén-ékstraksi (OER) jeung réaksi hidrogén-ékstraksi (HER). Katalis anu ngandung logam mulia, sapertos Pt sareng alloy na, RuO2 sareng IrO2, ayeuna mangrupikeun katalis anu paling éfisién pikeun ngatalisan OER sareng HER. Nanging, biaya tinggi sareng kakurangan logam mulia parantos ngahalangan aplikasi skala ageung sareng pamekaran téknologi énergi anu tiasa dianyari. Pikeun nungkulan watesan ieu, usaha considerable geus dilakukeun pikeun ngarancang jeung nyintésis electrocatalysts logam non-adi ngagunakeun bahan-bumi-loba salaku alternatif ekonomis pikeun OER na OERHER. Oksida logam transisi, sulfida, fosfida, bahan karbon, selenida, sareng kompléx logam campuran parantos diulik sacara éksténsif sareng parantos nunjukkeun prestasi anu ngajangjikeun pikeun OER sareng HER. Sanajan kitu, lolobana electrocatalysts ieu merlukeun overpotentials luhur batan katalis basis logam mulia, sarta ngaronjatkeun stabilitas maranéhanana tetep krusial. Ku alatan éta, aya hiji kabutuhan urgent pikeun ngembangkeun struktur éléktroda alternatif béaya rendah jeung efisien jeung aktivitas tinggi jeung stabilitas jangka panjang pikeun bengkahna cai efisien.

Dina widang aplikasi éléktrokimia, dua strategi utama geus dipaké pikeun nyiapkeun éléktroda. Téhnik anu munggaran sareng anu paling seueur dianggo ngalibatkeun panggunaan katalis dina bentuk bubuk. Ilaharna, éléktroda diwangun ku ngagunakeun slurries bahan éléktroaktif, enhancers konduktivitas, sarta napel dina substrat conductive. Sanajan kitu, pendekatan ieu teu tanpa drawbacks. Karugian utama nyaéta sarat pikeun binder insulasi listrik, anu ngirangan daérah kontak antara éléktrolit sareng katalis. Ieu tiasa nyababkeun ngablokir situs anu aktip sacara katalitik, nyababkeun résistansi anu luhur sareng ngirangan kamampuan éléktrokatalitik. Sajaba ti éta, éléktroda rélatif teu stabil, sabab katalis napel condong mesek kaluar tina substrat konduktor dina kapadetan arus tinggi. Strategi utama kadua pikeun persiapan éléktroda nyaéta ngagunakeun bahan dumasar-logam mulia nu electrodeposited langsung kana substrat conductive, kayaning busa nikel, foil tambaga, lawon karbon atawa kertas, FTO, stainless steel sarta foil nikel. Sanajan kitu, pendekatan ieu teu tanpa watesan na. Hésé pikeun ngadalikeun rohangan anu tiasa diaksés antara bahan aktip anu disimpen sareng, ku kituna, kinerja éléktroda ngirangan kalayan ningkatna ketebalan pilem kusabab teu tiasa diakses substrat kana situs anu aktip sacara katalitik di jero. Sajaba ti éta, pajeulitna jeung ongkos tinggi metoda greatly ngahalangan aplikasi praktis na. Ku alatan éta, ngembangkeun téknik fabrikasi ongkos-éféktif pikeunéléktroda tilu diménsi (3D).diperlukeun pikeun aplikasi éléktrokimia suksés.

Ngembangkeun bahan logam tilu diménsi anyar kalawan struktur porous jeung aréa permukaan spésifik tinggi geus narik perhatian considerable alatan poténsi maranéhna pikeun ngurangan panjang difusi ion jeung ningkatkeun konduktivitas ionik jeung éléktronik. Ku alatan éta, arah ngajangjikeun pikeun desain electrocatalyst nyaeta ngagabungkeun dimensi struktural béda dina urutan nyieun komposit nanostructured sahiji operator katalis nu nyadiakeun konduktivitas tinggi, aréa permukaan badag tur stabilitas tinggi.busa nikel(NF), bahan sadia komersil tur murah, geus loba dipaké salaku substrat jeung pamawa pikeun bahan éléktroda alatan desirable tilu diménsi struktur buka-pori na, konduktivitas listrik tinggi, sarta aréa permukaan husus badag.The micropores jeung aliran jagged. saluran dina NFs ogé nyadiakeun mindahkeun massa alus sarta aréa permukaan badag per unit aréa. Rupa-rupa substrat, kalebet busa logam anu béda, bolong, foil sareng lawon, parantos digali salaku kolektor pikeun aplikasi éléktrokimia sapertos batré litium-ion, superkapasitor, sél surya sareng pamisahan cai. Khususna, NF porous geus narik perhatian alatan béaya rendah maranéhanana, konduktivitas listrik, sarta aréa permukaan éléktroaktif badag, nu idéal pikeun loading katalis jeung ngaronjatkeun situs aktip éléktrokimia. Sajaba ti éta, NFs porous boga kaunggulan dina enhancing angkutan massa éléktrolit, nyieun eta calon cocog pikeun aréa permukaan luhur kolektor ayeuna dina aplikasi énergi. Tumuwuh langsung bahan aktif dina busa nikel ogé ningkatkeun kontak katalis-substrat pikeun mindahkeun éléktron efisien dina réaksi cracking cai. Bari supercapacitor na batré éléktroda tetep aplikasi utama pikeun NFs, studi panganyarna geus ditémbongkeun yén bahan éléktroda disimpen dina bahan ieu boga aktivitas OER unggulan ti Ni foils na jaring. Bahan ieu tiasa diterapkeun boh dina bentuk alami atanapi dihias ku bahan aktip, sareng busa tiasa dianggo salaku kolektor sareng substrat pendukung. Ku kituna, tumuwuhna nanostructured, bahan katalitik euyeub bumi dina substrat NF nahan jangji pikeun ngembangkeun bahan éléktroda canggih pikeun neundeun énergi / alat konversi. Sanajan electrocatalysts euyeub bumi tumuwuh langsung dina busa nikel ilahar sadia, éléktroda tilu diménsi on busa nikel pikeun OERs na HERs teu acan ditalungtik éksténsif, sanajan aranjeunna struktur hirarki porous anu béaya rendah sarta gampang pikeun fabricate.