۱۳ دسامبر ۲۰۲۵، پرابهات رانجان میشرا -این تیم با موفقیت پوششدهی در مساحت بزرگ را نشان داد و عملی بودن آن را برای کاربردهای دنیای واقعی اثبات کرد. (تصویر نمایشی)
محققان دریافتهاند که یک نوع پوشش منحصر به فرد میتواند راندمان تولید هیدروژن را افزایش دهد. آنها نشان دادند که پوشش نچسب رایج مورد استفاده در ظروف پخت و پز، راندمان تولید هیدروژن را در الکترولیزکنندههای آب ۴۰٪ افزایش میدهد.
این تیم تحقیقاتی ادعا کرد که نوآوری آنها شامل اعمال یک پوشش تخصصی بر روی اجزای حیاتی برای جلوگیری از چسبیدن حبابهای هیدروژن است و در نتیجه امکان آزادسازی روانتر هیدروژن را فراهم میکند.
تیم تحقیقاتی از طریق یک پوشش اسپری ساده پلی تترافلوئورواتیلن (PTFE)، که به طور گسترده با نام تفلون شناخته میشود، بر روی لایه انتقال متخلخل (PTL)، یک جزء حیاتی الکترولیزکنندههای آب، به بهبود قابل توجهی در عملکرد دست یافتند.
این تیم همچنین خاطرنشان کرد که الکترولیزکنندههای آب با تقسیم مولکولهای آب با استفاده از الکتریسیته، هیدروژن تولید میکنند. در طول عملیات، هیدروژن روی سطح کاتالیزور الکترودها تشکیل میشود. با این حال، هنگامی که حبابهای هیدروژن به کاتالیزور میچسبند، مکانهای فعال را مسدود کرده و مانع واکنش میشوند و منجر به کاهش راندمان به دلیل کاهش سطح قابل دسترس کاتالیزور میشوند.
پوشش از چسبیدن حبابهای هیدروژن به ساختار متخلخل جلوگیری میکند.
برای حل این مشکل، تیم PTL – جزئی که به انتقال هیدروژن و آب کمک میکند – را با PTFE پوشش داد. PTFE که معمولاً برای ساخت ظروف نچسب استفاده میشود، از طریق یک پوشش اسپری ساده اعمال شد. طبق یک بیانیه مطبوعاتی، این پوشش از چسبیدن حبابهای هیدروژن به ساختار متخلخل جلوگیری میکند و به آنها اجازه میدهد به راحتی فرار کنند و واکنش به طور روان انجام شود.
تیم تحقیقاتی همچنین تأکید کرد که پوشش فقط نیمه بالایی PTL را پوشش میدهد و قسمت پایینی را بدون پوشش میگذارد. از آنجایی که PTL همچنین آب را به کاتالیزور تأمین میکند، محدود کردن پوشش به قسمت بالایی تضمین میکند که جریان آب بدون مانع باقی میماند در حالی که حبابهای هیدروژن به طور موثر از طریق بخش پوشش داده شده خارج میشوند. این طراحی، تأمین آب را حفظ کرده و حذف هیدروژن را به طور همزمان افزایش میدهد.
پروفسور جونگی ریو از دانشکده انرژی و مهندسی شیمی در UNIST گفت : در حالی که به طور کلی اعتقاد بر این است که افزایش آبدوستی PTL، تأمین آب و کارایی را بهبود میبخشد، یافتههای ما نشان میدهد که یک پوشش PTFE آبگریز در واقع میتواند حذف هیدروژن و عملکرد کلی را افزایش دهد،
نتایج قابل توجه بود، زیرا سلولهای الکترولیز با PTL پوشش داده شده، 40 درصد افزایش چگالی جریان در مقایسه با سلولهای بدون پوشش نشان دادند، در نتیجه نرخ تولید هیدروژن بالاتری را نشان دادند. علاوه بر این، افزایش ولتاژ که معمولاً ناشی از تجمع حباب هیدروژن است، به طور قابل توجهی کاهش یافت و بازده کلی را افزایش داد، همانطور که در این بیانیه آمده است.
تیم تحقیقاتی همچنین خاطرنشان کرد که فرآیند پوشش ساده و مقیاسپذیر است و شامل فقط اعمال اسپری و به دنبال آن عملیات حرارتی است – هیچ نانوساخت پیچیده یا مراحل تولید پیچیدهای لازم نیست. طبق جزئیات منتشر شده در مجله Advanced Science، این تیم با موفقیت پوششدهی PTLهای بزرگ تا ۲۲۵ سانتیمتر مربع را نشان داد و عملی بودن آن را برای کاربردهای دنیای واقعی اثبات کرد.
پروفسور لی از دانشکده انرژی و مهندسی شیمی در UNIST گفت: «تفلون مادهای شناخته شده و در دسترس است که استفاده از این روش را آسان میکند. از آنجایی که سیستمهای الکترولیز موجود بدون تغییر باقی میمانند، اعمال این پوشش ساده است. فراتر از الکترولیز آب، این روش میتواند برای سایر سیستمهای الکتروشیمیایی که شامل تکامل گاز هستند، مانند سلولهای سوختی و باتریهای فلز-هوا نیز مفید باشد.»
