יוטאַלאַזיישאַן פון נאַנאָסטרוקטורעד מאַטעריאַלס אויף דריי-דימענשאַנאַל ניקאַל פּינע מאַטעריאַלס ווי עלעקטראָקאַטאַליסץ פֿאַר וואַסער קראַקינג

די דיפּלישאַן פון פאַסאַל פיואַלז און גראָוינג קאַנסערנז וועגן ענערגיע און ינווייראַנמענאַל ישוז האָבן געפֿירט צו ברייט פאָרשונג השתדלות צו אַנטוויקלען אָלטערנאַטיוו ענערגיע קוואלן.עלעקטראָטשעמיקאַל עלעקטראָליסיספון וואַסער איז געהאלטן אַ פּראַמאַסינג סטראַטעגיע פֿאַר הידראָגען ברענוואַרג פּראָדוקציע. אָבער, עפעקטיוו וואַסער קראַקינג ריקווייערז עפעקטיוו און דוראַבאַל עלעקטראָקאַטאַליסץ וואָס קענען פאַרגיכערן די קינעטיק פון די זויערשטאָף-יקסטראַקטיאָן אָפּרוף (OER) און הידראָגען-יקסטראַקטיאָן אָפּרוף (HER). איידעלע מעטאַל-מיט קאַטאַליסץ, אַזאַ ווי פּט און זייַן אַלויז, RuO2 און IrO2, זענען דערווייַל די מערסט עפעקטיוו קאַטאַליסץ פֿאַר קאַטאַלייזינג OER און HER. אָבער, די הויך פּרייַז און יאַקרעס פון איידעלע מעטאַלס ​​האָבן געשטערט זייער גרויס-וואָג אַפּלאַקיישאַן און די אַנטוויקלונג פון רינואַבאַל ענערגיע טעקנאַלאַדזשיז. צו באַקומען די לימיטיישאַנז, היפּש השתדלות האָבן שוין געמאכט צו פּלאַן און סינטאַסייז ניט-טייַער מעטאַל עלעקטראָקאַטאַליסץ ניצן ערד-שעפעדיק מאַטעריאַלס ווי שפּאָרעוודיק אַלטערנאַטיוועס צו OER און OERHER. יבערגאַנג מעטאַל אַקסיידז, סולפידעס, פאָספיידז, טשאַד מאַטעריאַלס, סעלענידעס און געמישט מעטאַל קאַמפּלעקסאַז האָבן שוין יקסטענסיוולי געלערנט און האָבן געוויזן פּראַמאַסינג פאָרשטעלונג פֿאַר OER און HER. אָבער, רובֿ פון די עלעקטראָקאַטאַליסץ דאַרפן העכער אָוווערפּאַטענטיאַלס ווי איידעלע מעטאַל-באזירט קאַטאַליסץ, און ימפּרוווינג זייער פעסטקייַט בלייבט קריטיש. דעריבער, עס איז אַ דרינגלעך דאַרפֿן צו אַנטוויקלען אַ נידעריק-פּרייַז און עפעקטיוו אָלטערנאַטיוו ילעקטראָוד סטרוקטור מיט הויך טעטיקייט און לאַנג-טערמין פעסטקייַט פֿאַר עפעקטיוו וואַסער ספּליטינג.

אין די פעלד פון עלעקטראָטשעמיקאַל אַפּלאַקיישאַנז, צוויי הויפּט סטראַטעגיעס האָבן שוין געניצט צו צוגרייטן ילעקטראָודז. דער ערשטער און מערסט וויידלי געניצט טעכניק ינוואַלווז די נוצן פון קאַטאַליסץ אין פּאַודערד פאָרעם. טיפּיקאַללי, ילעקטראָודז זענען קאַנסטראַקטאַד דורך ניצן סלערי פון ילעקטראָואַקטיוו מאַטעריאַלס, קאַנדאַקטיוואַטי ענכאַנסערז און אַדכיסיווז אויף קאַנדאַקטיוו סאַבסטרייץ. אָבער, דעם צוגאַנג איז נישט אָן דיסאַדוואַנטידזשיז. דער הויפּט כיסאָרן איז די פאָדערונג פֿאַר אַן ילעקטריקלי ינסאַלייטינג בינדער, וואָס ראַדוסאַז די קאָנטאַקט געגנט צווישן די עלעקטראָליטע און די קאַטאַליסט. דאָס קען פירן צו בלאַקינג פון די קאַטאַליטיקלי אַקטיוו זייטלעך, ריזאַלטינג אין הויך קעגנשטעל און רידוסט עלעקטראָקאַטאַליטיק פאָרשטעלונג. אין דערצו, די ילעקטראָודז זענען לעפיערעך אַנסטייבאַל, ווייַל די אַטאַטשט קאַטאַליסט טענדז צו שאָלעכץ אַוועק פון די קאַנדאַקטינג סאַבסטרייט אין הויך קראַנט דענסאַטיז. די צווייטע הויפּט סטראַטעגיע פֿאַר ילעקטראָוד צוגרייטונג איז די נוצן פון איידעלע מעטאַל-באזירט מאַטעריאַלס וואָס זענען ילעקטראָודפּאַזיטיד גלייַך אויף די קאַנדאַקטיוו סאַבסטרייט, אַזאַ ווי ניקאַל פּינע, קופּער שטער, טשאַד שטאָף אָדער פּאַפּיר, פטאָ, ומבאַפלעקט שטאָל און ניקאַל שטער. אָבער, דעם צוגאַנג איז נישט אָן זייַן לימיטיישאַנז. עס איז שווער צו פּונקט קאָנטראָלירן די צוטריטלעך פּלאַץ צווישן די דאַפּאַזיטיד אַקטיוו מאַטעריאַלס און, דעריבער, די ילעקטראָוד פאָרשטעלונג דימינישיז מיט ינקריסינג פילם גרעב רעכט צו דער ינאַקסעסאַביליטי פון די סאַבסטרייט צו די קאַטאַליטיקאַל אַקטיוו זייטלעך ין. אין אַדישאַן, די קאַמפּלעקסיטי און הויך פּרייַז פון דעם אופֿן שטארק שטערן זייַן פּראַקטיש אַפּלאַקיישאַן. דעריבער, דער אַנטוויקלונג פון פּרייַז-עפעקטיוו פאַבריקיישאַן טעקניקס פֿאַרדרייַ-דימענשאַנאַל (3 ד) ילעקטראָודזאיז נייטיק פֿאַר מצליח עלעקטראָטשעמיקאַל אַפּלאַקיישאַנז.

די אַנטוויקלונג פון נייַ דריי-דימענשאַנאַל מעטאַלליק מאַטעריאַלס מיט פּאָרעז סטראַקטשערז און הויך ספּעציפיש ייבערפלאַך געביטן האט געצויגן היפּש ופמערקזאַמקייט רעכט צו זייער פּאָטענציעל צו רעדוצירן די דיפיוזשאַן לענג פון יאָן און פאַרגרעסערן ייאַניק און עלעקטראָניש קאַנדאַקטיוואַטי. דעריבער, אַ פּראַמאַסינג ריכטונג פֿאַר עלעקטראָקאַטאַליסט פּלאַן איז צו פאַרבינדן פאַרשידענע סטראַקטשעראַל דימענשאַנז אין סדר צו שאַפֿן אַ נאַנאָסטרוקטורעד קאַמפּאַזאַט פון קאַטאַליסט קאַריערז וואָס צושטעלן הויך קאַנדאַקטיוואַטי, גרויס ייבערפלאַך געגנט און הויך פעסטקייַט.ניקאַל פּינע(NF), אַ קאמערשעל בנימצא און ביליק מאַטעריאַל, איז וויידלי געניצט ווי אַ סאַבסטרייט און טרעגער פֿאַר ילעקטראָוד מאַטעריאַלס רעכט צו זייַן דיזייראַבאַל דריי-דימענשאַנאַל עפענען-פּאָרע סטרוקטור, הויך עלעקטריקאַל קאַנדאַקטיוואַטי און גרויס ספּעציפיש ייבערפלאַך געגנט. די מיקראָפּאָרעס און דזשאַגד לויפן טשאַנאַלז ין די NFs אויך צושטעלן גוט מאַסע אַריבערפירן און גרויס ייבערפלאַך שטח פּער אַפּאַראַט געגנט. פאַרשידן סאַבסטרייץ, אַרייַנגערעכנט פאַרשידענע מעטאַל פאָומז, מעשעס, פאָילס און פאַבריקס, האָבן שוין יקספּלאָרד ווי קאַלעקטערז פֿאַר עלעקטראָטשעמיקאַל אַפּלאַקיישאַנז אַזאַ ווי ליטהיום-יאָן באַטעריז, סופּערקאַפּאַסיטאָרס, זונ - סעלז און וואַסער ספּליטינג. אין באַזונדער, פּאָרעז נפס האָבן געצויגן ופמערקזאַמקייט רעכט צו זייער נידעריק פּרייַז, עלעקטריקאַל קאַנדאַקטיוואַטי און גרויס עלעקטראָאַקטיוו ייבערפלאַך געגנט, וואָס איז ידעאַל פֿאַר לאָודינג קאַטאַליסץ און ינקריסינג עלעקטראָטשעמיקאַל אַקטיוו זייטלעך. אין אַדישאַן, פּאָרעז NFs האָבן אַדוואַנטידזשיז אין ענכאַנסינג די מאַסע אַריבערפירן פון עלעקטראָליטעס, מאכן זיי פּאַסיק קאַנדאַדייץ פֿאַר הויך ייבערפלאַך שטח קראַנט קאַלעקטערז אין ענערגיע אַפּלאַקיישאַנז. דירעקט וווּקס פון אַקטיוו מאַטעריאַלס אויף ניקאַל פּינע אויך ימפּרוווז קאַטאַליסט-סאַבסטראַט קאָנטאַקט פֿאַר עפעקטיוו עלעקטראָן אַריבערפירן אין וואַסער קראַקינג ריאַקשאַנז. בשעת סופּערקאַפּאַסיטאָר און באַטאַרייע ילעקטראָודז בלייבן די הויפּט אַפּלאַקיישאַנז פֿאַר NFs, לעצטע שטודיום האָבן געוויזן אַז ילעקטראָוד מאַטעריאַלס דאַפּאַזיטיד אויף דעם מאַטעריאַל האָבן העכער אָער טעטיקייט ווי Ni פאָילס און נעצן. די מאַטעריאַלס קענען זיין געווענדט אָדער אין זייער נאַטירלעך פאָרעם אָדער דעקערייטאַד מיט אַקטיוו מאַטעריאַלס, און די פאָומז קענען זיין געוויינט ווי קאַלעקטערז און שטיצן סאַבסטרייץ. אזוי, דער וווּקס פון אַ נאַנאָסטראַקטשערד, ערד-רייַך קאַטאַליטיק מאַטעריאַל אויף NF סאַבסטרייץ האלט צוזאָג פֿאַר די אַנטוויקלונג פון אַוואַנסירטע ילעקטראָוד מאַטעריאַלס פֿאַר ענערגיע סטאָרידזש / קאַנווערזשאַן דעוויסעס. כאָטש ערד-רייַך עלעקטראָקאַטאַליסץ דערוואַקסן גלייַך אויף ניקאַל פּינע זענען קאַמאַנלי בנימצא, דריי-דימענשאַנאַל ילעקטראָודז אויף ניקאַל פּינע פֿאַר OERs און HERs זענען נישט יקסטענסיוולי ינוועסטאַגייטאַד, כאָטש זיי זענען פּאָרעז כייעראַרקאַקאַל סטראַקטשערז וואָס זענען נידעריק-פּרייַז און גרינג צו פּראָדוצירן.