อนาคตใหม่ของพลังงานสะอาด ขั้วไฟฟ้าสำหรับการผลิตไฮโดรเจนด้วยวิธีการเร่งปฏิกิริยาทางไฟฟ้าที่

Thread Content

ช่วงนี้เมืองปักกิ่งก็ถูกหมอกควันจากสารประกอบต่างๆ ปกคลุมอีกครั้ง มีเสียงบ่นไม่ขาดสาย วันนี้ผู้เขียนจะมาพูดคุยกับทุกคนเกี่ยวกับปัญหาต่างๆ ที่อยู่เบื้องหลังหมอกควันนี้ รวมถึงเรื่อง “น่าอึดอัด” ต่างๆ ด้วย. แม้ว่าสาเหตุของหมอกควันจะไม่ได้มาจากกิจกรรมของมนุษย์เพียงอย่างเดียว แต่ก็ปฏิเสธไม่ได้ว่าสาเหตุส่วนใหญ่มาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล ในโครงสร้างพลังงานของสังคมในปัจจุบัน แม้ว่าพลังงานทางเลือกจะมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่เชื้อเพลิงฟอสซิลแบบดั้งเดิมก็ยังคงครอบครองสัดส่วนมากกว่า 80% การเผาไหม้เชื้อเพลิงเหล่านี้ในระยะยาวก่อให้เกิดมลพิษทางสิ่งแวดล้อมอย่างรุนแรง รวมถึงปรากฏการณ์เรือนกระจกที่รุนแรงขึ้นเรื่อยๆ อีกทั้งเชื้อเพลิงฟอสซิลยังเป็นทรัพยากรที่ไม่สามารถฟื้นฟูได้อีกด้วย ซึ่งถือเป็นความท้าทายอันใหญ่หลวงสำหรับมนุษยชาติ ทางออกเดียวก็คือการพัฒนาพลังงานสะอาด เมื่อไม่นานมานี้ ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยชิงหัวของประเทศเราได้สร้างแผ่นฟิล์มผสม “WS2/WO2.9/C” ซึ่งมีโครงสร้างที่สามารถปรับแต่งได้ตามความต้องการ เพื่อนำมาใช้เป็นขั้วไฟฟ้าสำหรับการแยกไฮโดรเจนด้วยกระบวนการอิเล็กโทรคาตาลิสที่มีประสิทธิภาพสูง นักวิจัยได้สร้างวัสดุแผ่นบางชนิดนี้ขึ้นมาบนกระดาษกราไฟต์ โดยใช้วิธีการเคลือบด้วยวิธีง่ายๆ ร่วมกับการปรับสภาพด้วยความร้อน ฟิล์มผสมนี้ประกอบขึ้นจากแผ่นนาโน WS2 และเส้นนาโน WO2.9 ที่ถูกฝังอยู่ในพื้นผิวคาร์บอนที่มีคุณสมบัตินำไฟฟ้า โครงสร้างแบบประกอบกันทำให้ขอบของแผ่นนาโน WS2 ที่มีคุณสมบัติเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาโผล่ออกมาที่พื้นผิวของฟิล์ม ซึ่งช่วยลดค่าความต้านทานการติดต่อของโมเลกุลขนาดเล็กได้ เนื่องจากมีการเติมออกซิเจนในปริมาณเล็กน้อยเข้าไปในกระบวนการปรับสภาพด้วยความร้อน จึงทำให้เกิดเส้นนาโน WO2.9 ที่มีคุณสมบัติคล้ายโลหะขึ้นมา และการสร้างโครงสร้างแบบฮีเทอโรจูนิชันระหว่าง WS2/WO2.9 ก็ช่วยเพิ่มคุณสมบัติการนำไฟฟ้าได้อีกด้วย นอกจากนี้ พื้นผิวฐานที่อยู่ตรงกลางชั้นของ WS2 มีการเกิดช่องว่างของธาตุกำมะถันขึ้น ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยา และ WO2.9 ก็มีคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาเช่นกัน เนื่องจากการทำงานร่วมกันของ WS2 และ WO2.9 ทำให้ฟิล์มผสม WS2/WO2.9/C มีคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาการผลิตไฮโดรเจนที่ยอดเยี่ยม โดยมีแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการผลิตไฮโดรเจนอยู่ที่ 20 mV และค่าความชันของเส้น Tafel อยู่ที่ 36 mV/dec ซึ่งถือว่าใกล้เคียงกับคุณสมบัติของอิเล็กโทรด Pt/C มากแล้ว ข้อมูลเกี่ยวกับมุ้งกันยุงมาจากเว็บไซต์ Molfind (www.molfind.cn)