Watafiti waliwasilisha mkakati mpya wa kuimarisha shughuli za kichocheo kwa kutumia tungsten suboxide kama kichocheo cha atomi moja (SAC). Mkakati huu, ambao huboresha kwa kiasi kikubwa mmenyuko wa mabadiliko ya hidrojeni (HER) katika platinamu ya chuma (pt) kwa mara 16.3, unatoa mwanga juu ya maendeleo ya teknolojia mpya za kichocheo cha electrochemical.

Haidrojeni imetajwa kuwa mbadala mzuri kwa nishati ya mafuta. Hata hivyo, mbinu nyingi za kawaida za uzalishaji wa hidrojeni viwandani huja na masuala ya mazingira, ikitoa kiasi kikubwa cha dioksidi kaboni na gesi chafu.

Mgawanyiko wa maji ya elektroni inachukuliwa kuwa mbinu inayoweza kutumika kwa uzalishaji safi wa hidrojeni. Pt ni mojawapo ya vichocheo vinavyotumiwa sana ili kuboresha utendaji wa HER katika mgawanyiko wa maji ya kielektroniki, lakini gharama ya juu na uhaba wa Pt unasalia kuwa vikwazo muhimu kwa matumizi makubwa ya kibiashara.

SAC, ambapo spishi zote za chuma hutawanywa kimoja kwenye nyenzo ya usaidizi inayohitajika, zimetambuliwa kama njia mojawapo ya kupunguza kiasi cha matumizi ya Pt, kwani hutoa idadi ya juu zaidi ya atomi za Pt zilizo wazi.

Ikiongozwa na tafiti za awali, ambazo zililenga zaidi SAC zinazoungwa mkono na nyenzo zinazotokana na kaboni, timu ya utafiti ya KAIST inayoongozwa na Profesa Jinwoo Lee kutoka Idara ya Kemikali na Uhandisi wa Biomolecular ilichunguza ushawishi wa nyenzo za usaidizi kwenye utendaji wa SAC.

Profesa Lee na watafiti wake walipendekeza suboxide ya tungsten ya mesoporous kama nyenzo mpya ya usaidizi kwa Pt iliyotawanywa atomiki, kwani hii ilitarajiwa kutoa upitishaji wa hali ya juu wa kielektroniki na kuwa na athari ya synergetic na Pt.

Walilinganisha utendakazi wa Pt ya atomi moja inayoungwa mkono na kaboni na suboxide ya tungsten mtawalia. Matokeo yalifunua kuwa athari ya usaidizi ilitokea kwa suboxide ya tungsten, ambapo shughuli kubwa ya Pt ya atomi moja inayoungwa mkono na suboksidi ya tungsten ilikuwa mara 2.1 zaidi ya ile ya Pt ya atomi moja inayoungwa mkono na kaboni, na mara 16.3 juu kuliko ile ya Pt. nanoparticles zinazoungwa mkono na kaboni.

Timu ilionyesha mabadiliko katika muundo wa kielektroniki wa Pt kupitia uhamisho wa malipo kutoka kwa tungsten suboxide hadi Pt. Jambo hili liliripotiwa kutokana na mwingiliano mkubwa wa usaidizi wa chuma kati ya Pt na tungsten suboxide.

Utendaji wake unaweza kuboreshwa sio tu kwa kubadilisha muundo wa kielektroniki wa chuma kinachotumika, lakini pia kwa kushawishi athari nyingine ya usaidizi, athari ya spillover, kikundi cha utafiti kiliripoti. Mtiririko wa haidrojeni ni jambo ambalo hidrojeni ya adsorbed huhama kutoka sehemu moja hadi nyingine, na hutokea kwa urahisi zaidi kadiri saizi ya Pt inavyopungua.

Watafiti walilinganisha utendaji wa Pt ya atomi moja na nanoparticles za Pt zinazoungwa mkono na suboxide ya tungsten. Pt ya chembe moja inayoungwa mkono na suboxide ya tungsten ilionyesha kiwango cha juu cha hali ya mtiriko wa hidrojeni, ambayo iliboresha shughuli ya wingi wa Pt kwa mageuzi ya hidrojeni hadi mara 10.7 ikilinganishwa na nanoparticles za Pt zinazoauniwa na oksidi ya tungsten.

Profesa Lee alisema, "Kuchagua nyenzo sahihi ya usaidizi ni muhimu kwa kuboresha electrocatalysis katika uzalishaji wa hidrojeni. Kichocheo cha suboxide ya tungsten tulichotumia kuunga mkono Pt katika utafiti wetu kinamaanisha kuwa mwingiliano kati ya chuma kinacholingana vizuri na usaidizi unaweza kuongeza ufanisi wa mchakato huo.