Các nhà nghiên cứu từ Skoltech và các đồng nghiệp của họ đã cải thiện tính chất của vật liệu điện cực gốc carbon bằng cách cho nó tiếp xúc với plasma không khí. Việc xử lý như vậy hóa ra lại nâng cao hiệu suất của điện cực, vốn là yếu tố hạn chế đối với các nguồn năng lượng công nghệ cao—đặc biệt là pin nhiên liệu.
Ấn tượng của AI tạo ra giữa hành trình về các tạp chất được chứa trong một cấu trúc được tạo thành từ các nguyên tử carbon. Tín dụng: Giữa cuộc hành trình, được nhắc nhở bởi Skoltech PR
Đây là một công nghệ đầy hứa hẹn để sản xuất điện sạch hơn và hiệu quả hơn. Được công bố trên Tạp chí Hóa học Điện phân, nghiên cứu thậm chí còn cho thấy plasma không khí có giá thành rẻ hơn phù hợp hơn để xử lý vật liệu carbon so với plasma nitơ hoặc oxy nguyên chất.
Một cách để làm sạch khí đốt tự nhiên là sử dụng pin nhiên liệu. Đây là những thiết bị về mặt kỹ thuật không đốt cháy nhiên liệu mà oxy hóa nó theo một cách khác. Quá trình đó thân thiện hơn với môi trường vì nó tạo ra nhiều năng lượng hữu ích hơn, ít khí nhà kính hơn và không thải ra các chất gây ô nhiễm như oxit nitơ, sulfur dioxide và các hạt khí dung.
Pin nhiên liệu được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các cơ sở công nghiệp và gia đình, đặc biệt là ở những địa điểm xa xôi không có lưới điện và những nơi cần nguồn điện dự phòng. Một ứng dụng khác là tạo ra điện cho tàu thăm dò không gian, tàu ngầm, xe tải công nghiệp hoạt động trong không gian lạnh và các phương tiện thông thường hơn như ô tô, xe buýt, tàu hỏa và thuyền. Ưu điểm chính của công nghệ là hiệu quả, khả năng phục hồi và tính bền vững.
Những thách thức lớn nhất là đối phó với nhiệt độ hoạt động cao của pin nhiên liệu và tinh chế các vật liệu tiên tiến được sử dụng trong ba thành phần chính của chúng: điện cực dương và âm và lớp điện phân gốm giữa chúng, tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng hóa học tạo ra năng lượng hữu ích. Trước đây, các nhà nghiên cứu của Skoltech đã sản xuất một thành phần điện phân có hình dạng phức tạp cho pin nhiên liệu oxit rắn. Nghiên cứu mới đang nghiên cứu một trong những vật liệu cực dương phổ biến để cải thiện nó.
“Cực dương trong pin nhiên liệu oxit rắn được tạo thành từ nhiều dạng carbon khác nhau và hoạt động xúc tác của những vật liệu đó đặt ra hạn chế về tốc độ phản ứng trong tế bào cung cấp năng lượng. Chúng tôi tìm cách tăng cường hoạt động xúc tác bằng cách kết hợp các nguyên tử lạ , được gọi là khiếm khuyết, vào điện cực carbon. Điều này được gọi là kỹ thuật khiếm khuyết”, tác giả chính của nghiên cứu, Trợ lý Giáo sư Stanislav Evlashin của Skoltech Materials cho biết.
“Trong nghiên cứu này, chúng tôi đưa các nguyên tử oxy và nitơ theo nhiều tỷ lệ khác nhau vào than chì nhiệt phân có tính định hướng cao và một vật liệu gốc carbon khác bằng cách cho chúng tiếp xúc với plasma có thành phần riêng biệt.”
Để sửa đổi vật liệu điện cực, nhóm nghiên cứu đã cho nó phóng điện một chiều tạo thành plasma trong một buồng chứa xen kẽ nitơ tinh khiết, oxy tinh khiết và không khí thông thường. Loại thứ hai trong số ba loại hoạt động tốt nhất, đó là tin tốt vì khí nguyên chất rõ ràng là đắt hơn.
Nói chung, phương pháp kỹ thuật khiếm khuyết này tiết kiệm hơn so với các giải pháp thay thế hiện có: cacbon pha tạp ruthenium oxit hoặc bạch kim. Kỹ thuật mới này cũng hữu ích ở chỗ các chất bao gồm oxy và nitơ có thể được đưa vào trong quá trình sản xuất vật liệu ban đầu mà không cần thêm giai đoạn xử lý hậu kỳ vốn cần thiết cho ruthenium oxit và pha tạp bạch kim.
Về tác động đối với hoạt động xúc tác, việc xử lý bằng plasma đã cải thiện các đặc tính của vật liệu đủ để đặt các điện cực làm từ nó khá gần với các điện cực sử dụng kim loại quý.
Các phát hiện cho thấy phương pháp kỹ thuật khiếm khuyết có thể cải thiện đáng kể các đặc tính điện hóa thu được của vật liệu mà không cần kết hợp thêm vật liệu hoặc các bước sản xuất. Khi các nhà nghiên cứu học cách chèn các khuyết tật trong quá trình tổng hợp vật liệu một cách có kiểm soát, vật liệu được tạo ra có thể được sử dụng ngay lập tức để sản xuất các nguồn hiện tại.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
