ஜர்னல் ஆஃப் நானோமெடிசின் & பயோதெரபியூடிக் டிஸ்கவரி
திறந்த அணுகல்

சுருக்கம்

நீர் பிளவு மூலம் சுத்தமான ஹைட்ரஜன் எரிபொருள் உற்பத்திக்கு பூமியில் ஏராளமான நானோ-வினையூக்கிகள்

ஜுன்யுவான் சூ

ஹைட்ரஜன் (H2) ஒரு சுத்தமான மற்றும் கார்பன்-நடுநிலை ஆற்றல் கேரியராக முன்மொழியப்பட்டது, இது நிலையான மற்றும் போக்குவரத்து தேவைகளை பூர்த்தி செய்ய அடுத்த தலைமுறை எரிபொருளாக பயன்படுத்தப்படலாம். நீராவி சீர்திருத்தத்துடன் ஒப்பிடும்போது, ​​எலக்ட்ரோ-வினையூக்கி நீர் பிளவு H2 தலைமுறைக்கான பசுமையான மற்றும் நிலையான வழியைக் குறிக்கிறது மற்றும் சமீபத்திய ஆண்டுகளில் தீவிரமாக ஆராயப்பட்டது. ஆக்சிஜன் எவல்யூஷன் ரியாக்ஷன் (OER) தண்ணீரைப் பிளக்கும் திறனை மேம்படுத்த ஒரு தடையாக உள்ளது. இது நான்கு ஒருங்கிணைந்த புரோட்டான்-இணைந்த எலக்ட்ரான் பரிமாற்ற படிகளை உள்ளடக்கியது மற்றும் வெப்ப இயக்கவியல் மற்றும் இயக்கவியல் தேவை. ஒரு வினையூக்கி இல்லாமல், OER பொதுவாக ஒரு பெரிய ஆற்றல் இழப்புக்கு வழிவகுக்கும் அதிக திறன் கொண்டதாக நடைபெறுகிறது. OER உடன் ஒப்பிடும்போது, ​​H2 எவல்யூஷன் ரியாக்ஷன் (HER) ஒப்பீட்டளவில் எளிதாக நிறைவேற்றப்படலாம், ஆனால் திறமையான மின்-வினையூக்கிகள் இன்னும் HERக்கான அதிகப்படியான ஆற்றலைக் குறைக்கவும், எதிர்வினை நடைமுறையில் அதிக விகிதத்தில் நடைபெறவும் தேவைப்படுகின்றன. சமீபத்தில், பூமி-ஏராளமான டிரான்சிஷன் மெட்டல் அடிப்படையிலான எலக்ட்ரோகேடலிஸ்ட்கள் HER மற்றும் OER ஆகிய இரண்டிற்கும் மிகவும் செயலில் இருப்பதாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் நீர் மின்னாற்பகுப்புகளில் பயன்படுத்த பிளாட்டினம் குரூப் மெட்டல் (PGM) வினையூக்கிகளுக்கு மாற்றாக இருக்க முன்மொழியப்பட்டது. இந்த ஆய்வில், ஈரமான இரசாயனக் குறைப்பினால் பெறப்பட்ட டிரான்ஸ்ஸிஷன் மெட்டல் பாஸ்பைடுகள் மற்றும் பாஸ்போரைசேஷனுக்குப் பிந்தைய சிகிச்சை மற்றும் கோபால்ட் அல்ட்ராஃபைன் கிளஸ்டர்கள் ஆகியவை அடங்கும். HER அல்லது OERக்கான PGM அடிப்படையிலான எலக்ட்ரோகேடலிஸ்டுகளுடன் ஒப்பிடும்போது இந்த வினையூக்கிகள் அனைத்தும் மின்-வினையூக்கி செயல்திறனைக் காட்டுகின்றன என்பதை நாங்கள் நிரூபித்துள்ளோம், எனவே நீர் மின்னாற்பகுப்புகளில் குறைந்த விலை வினையூக்கிகளாகப் பயன்படுத்துவதற்கான கணிசமான வாக்குறுதியைக் கொண்டுள்ளோம்.

எலக்ட்ரோகேடலிடிக் நீர் பிளவு என்பது நீரிலிருந்து ஹைட்ரஜனை உருவாக்குவதற்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய அணுகுமுறையாகும். நீர்ப் பிரிப்புத் திறனை அதிகரிக்க, வினையூக்கிகளின் மேற்பரப்பில் இருந்து வாயுப் புரட்சியை ஊக்குவிப்பதும், ஆக்ஸிஜன் பரிணாமத்தின் (OER) அதிகப்படியான ஆற்றலைக் குறைப்பதும், ஹைட்ரஜன் பெராக்சைடு துணைப் பொருளின் உற்பத்தியைத் தடுப்பதும் அவசியம். அவற்றை உணர, இந்த வேலையில், ஹீமோகுளோபின் உதவியுடன் வெற்று நுண்ணிய Fe ₃ O ₄  மைக்ரோஸ்பியர்களின் (M - Fe ₃ O ₄ ) நீர்ப் பிளவு செயல்பாட்டை ஊக்குவிக்க இயற்கையிலிருந்து ஒரு குறிப்பை எடுத்துக்கொள்கிறோம் . ஹீமோகுளோபின் மோனோலேயர் M - Fe ₃ O ₄ வினையூக்கிகளின் மேற்பரப்பில் சுயமாக கூடியது  . இது வினையூக்கிகள் மேற்பரப்பில் இருந்து புதிதாக உருவாக்கப்பட்ட ஆக்ஸிஜன் மூலக்கூறுகளை கொண்டு சென்றது மற்றும் OER எதிர்வினையின் போது கைரால் தூண்டப்பட்ட சுழல் தேர்வு ( CISS ) விளைவை வெளிப்படுத்தியது. ஹீமோகுளோபினின் " உதவி கரம் " காரணமாக , வெற்று நுண்ணிய Fe ₃ O ₄  மைக்ரோஸ்பியர்களின் OER தொடக்கத் திறன் 100 mV ஆல் குறைக்கப்பட்டது மற்றும் தற்போதைய அடர்த்தி 2 மடங்கு அதிகரிக்கப்பட்டது. பூமியில் ஏராளமான வினையூக்கிகளை வடிவமைப்பதற்கான ஒரு புதிய உத்தியை முடிவுகள் குறிப்பிடுகின்றன, இது ஆக்ஸிஜன் பரிமாற்றத்தின் தகுதி மற்றும்   எலக்ட்ரோகேடலிடிக் நீர் பிளவுக்கான CISS விளைவை இணைக்கிறது.