كربيد الموليبدينوم المسامي لتحسين كبير في تطور الهيدروجين عند كثافة تيار مرتفعة ودراسات آليته

تركز تفاعلات تحفيز تطور الهيدروجين (HER) حالياً بشكل رئيسي على النشاط الكهروكيميائي الداخلي عند كثافات تيار منخفضة نسبياً، بينما تكون نادرة عند كثافات تيار عالية. ومع ذلك، فإن الأخيرة مطلوبة بشدة في الإنتاج الكمي الفعال للهيدروجين. تم استخدام تخليق قالب كريات SiO2 لتحضير كريستالات كربيد الموليبدينوم المسامية المدمجة في رغوات الكربون المخدرة بالنيتروجين (mp-Mo2C/NC). يظهر هذا المادة نشاطاً تحفيزياً ممتازاً بشكل أكبر من Mo2C/NC غير المنقوش في تفاعل تطور الهيدروجين (HER) في وسط حمضي. والأكثر إثارة للاهتمام هو أن mp-Mo2C/NC لا يزال لديه جهد تفاضلي أكبر من Pt/C عند كثافات تيار منخفضة، ولكنه يمتلك جهد تفاضلي أصغر بكثير من الأخير عند كثافات تيار أعلى لأداء كهروكيميائي أفضل بكثير. تم تطوير نهج للتحقيق في حركيات القطب الكهربائي بواسطة مخططات تافل، وخاصة مع القضاء على تأثير الانتشار، مما يدل على أن Pt/C وmp-Mo2C/NC يظهران آليات تفاعل مختلفة. عند كثافات تيار منخفضة، يقدم الأول تفاعل عكسي، بينما يظهر الأخير استقطاب كهروكيميائي مختلط / عملية قطب عكسي. في منطقة الكثافات العالية للتيار، يصبح الأول خاضعاً تماماً للتحكم في انتشار الغاز مع جهد تفاضلي كبير، بينما لا يزال بإمكان الأخير الاحتفاظ بعملية استقطاب القطب الكهربائي لجهد تفاضلي أقل بكثير عند نفس كثافة التيار. تؤكد النتائج على أن الهيكل المسامي لـ mp-Mo2C/NC يلعب دوراً حاسماً في تجنب التحكم في انتشار الغاز الذي يؤدي إلى جهد تفاضلي كبير عند كثافات تيار مرتفعة. تحمل هذه الدراسة إمكانات كبيرة كتحفيز غير مكلف أفضل من Pt/C في التطبيقات العملية لإنتاج الهيدروجين بكميات كبيرة عند كثافات تيار مرتفعة، مع تسليط الضوء بوضوح على الأسس اللازمة لتصميم المحفزات المنطقية لـ HER للاستخدامات عند كثافات تيار مرتفعة.