ရေကွဲအက်မှုအတွက် လျှပ်စစ်ဓာတ်ကူပစ္စည်းများအဖြစ် သုံးဖက်မြင် နီကယ်အမြှုပ်များပေါ်တွင် နာနိုဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာပစ္စည်းများကို အသုံးပြုခြင်း၊

ရုပ်ကြွင်းလောင်စာများ လျော့နည်းလာခြင်းနှင့် စွမ်းအင်နှင့် သဘာဝပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာ ကိစ္စရပ်များနှင့် ပတ်သက်၍ စိုးရိမ်မှုများ တိုးပွားလာခြင်းကြောင့် အစားထိုးစွမ်းအင်ရင်းမြစ်များ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်လာစေရန် ကျယ်ပြန့်သော သုတေသန ကြိုးပမ်းမှုများကို ဖြစ်ပေါ်စေခဲ့သည်။Electrochemical electrolysisရေသည် ဟိုက်ဒရိုဂျင်လောင်စာထုတ်လုပ်မှုအတွက် အလားအလာရှိသော မဟာဗျူဟာဟု ယူဆပါသည်။ သို့သော်၊ ထိရောက်သောရေအက်ကွဲမှုသည် အောက်ဆီဂျင်ထုတ်ယူသည့်တုံ့ပြန်မှု (OER) နှင့် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ထုတ်ယူတုံ့ပြန်မှု (HER) တို့၏ kinetics ကို အရှိန်မြှင့်ပေးနိုင်သည့် ထိရောက်ပြီး တာရှည်ခံဓာတ်ပစ္စည်းများ လိုအပ်သည်။ Pt နှင့် ၎င်း၏သတ္တုစပ်များဖြစ်သည့် RuO2 နှင့် IrO2 ကဲ့သို့သော Noble သတ္တုပါဝင်သော ဓာတ်ကူပစ္စည်းများသည် လက်ရှိတွင် OER နှင့် HER တို့အတွက် အထိရောက်ဆုံး ဓာတ်ကူပစ္စည်းဖြစ်သည်။ သို့ရာတွင်၊ မြင့်မြတ်သောသတ္တုများ၏ ကုန်ကျစရိတ်မြင့်မားမှုနှင့် ရှားပါးမှုသည် ၎င်းတို့၏ ကြီးမားသောအသုံးချမှုနှင့် ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲစွမ်းအင်နည်းပညာများ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ရေးကို အဟန့်အတားဖြစ်စေခဲ့သည်။ အဆိုပါ ကန့်သတ်ချက်များကို ကျော်လွှားနိုင်ရန်၊ OER နှင့် OERHER ၏ စျေးသက်သာသော အခြားရွေးချယ်စရာများအဖြစ် မြေကြီးပေါများသောပစ္စည်းများကို အသုံးပြု၍ အဖိုးတန်မဟုတ်သော သတ္တုဓာတ်ပစ္စည်းများကို ဒီဇိုင်းနှင့် ပေါင်းစပ်ရန် အတော်အတန် အားထုတ်မှုများ ပြုလုပ်ထားသည်။ အကူးအပြောင်း သတ္တုအောက်ဆိုဒ်များ၊ ဆာလဖိဒ်များ၊ ဖော့စဖိုက်များ၊ ကာဗွန်ပစ္စည်းများ၊ ဆယ်လီနိုက်များနှင့် သတ္တုရောစပ်ထားသော ရှုပ်ထွေးမှုများကို အကျယ်တဝင့် လေ့လာခဲ့ပြီး OER နှင့် HER အတွက် အလားအလာရှိသော စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပြသခဲ့သည်။ သို့သော်၊ ဤလျှပ်စစ်ဓာတ်ပစ္စည်းအများစုသည် မြင့်မြတ်သောသတ္တုအခြေခံဓာတ်ကူပစ္စည်းများထက် မြင့်မားသောစွမ်းရည်များ လိုအပ်ပြီး ၎င်းတို့၏တည်ငြိမ်မှုကို မြှင့်တင်ရန်မှာ အရေးကြီးပါသည်။ ထို့ကြောင့်၊ အကျိုးရှိစွာ ရေခွဲထုတ်ရန်အတွက် မြင့်မားသောလုပ်ဆောင်ချက်နှင့် ရေရှည်တည်ငြိမ်မှုရှိသော ကုန်ကျစရိတ်နည်းပြီး ထိရောက်သော အစားထိုးလျှပ်ကူးပစ္စည်းဖွဲ့စည်းပုံကို တီထွင်ရန် အရေးတကြီးလိုအပ်ပါသည်။

electrochemical applications များ၏နယ်ပယ်တွင်လျှပ်ကူးပစ္စည်းပြင်ဆင်ရန် အဓိကဗျူဟာနှစ်ခုကို အသုံးပြုထားသည်။ ပထမဆုံးနှင့် အသုံးအများဆုံးနည်းပညာမှာ အမှုန့်ပုံစံဖြင့် ဓာတ်ကူပစ္စည်းများကို အသုံးပြုခြင်း ပါဝင်သည်။ ပုံမှန်အားဖြင့်၊ လျှပ်စစ်ပစ္စည်းများကို လျှပ်ကူးပစ္စည်းအလွှာပေါ်ရှိ လျှပ်ကူးပစ္စည်းများ၊ လျှပ်ကူးပစ္စည်း မြှင့်တင်ပေးသည့် သတ္တုစပ်ပစ္စည်းများကို အသုံးပြု၍ လျှပ်ကူးပစ္စည်းများကို တည်ဆောက်သည်။ သို့သော် ဤနည်းလမ်းသည် အားနည်းချက်များ မကင်းပါ။ အဓိကအားနည်းချက်မှာ electrolyte နှင့် catalyst အကြား ဆက်သွယ်မှုဧရိယာကို လျော့နည်းစေသည့် လျှပ်စစ် insulating binder တစ်ခုအတွက် လိုအပ်ချက်ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် ဓာတ်ပြုသည့် တက်ကြွသောဆိုဒ်များကို ပိတ်ဆို့ခြင်းအား ဖြစ်ပေါ်စေပြီး ခုခံအားမြင့်မားပြီး electrocatalytic စွမ်းဆောင်ရည်ကို လျော့ကျစေသည်။ ထို့အပြင်၊ မြင့်မားသောလက်ရှိသိပ်သည်းဆတွင် conducting substrate မှပူးတွဲဓာတ်ကူပစ္စည်းများမှထွက်သွားတတ်သောကြောင့်လျှပ်ကူးပစ္စည်းများသည်အတော်လေးတည်ငြိမ်မှုမရှိပါ။ လျှပ်ကူးပစ္စည်းပြင်ဆင်ခြင်းအတွက် ဒုတိယအဓိကဗျူဟာမှာ နီကယ်အမြှုပ်များ၊ ကြေးနီသတ္တုပြား၊ ကာဗွန်အထည် သို့မဟုတ် စက္ကူ၊ FTO၊ သံမဏိနှင့် နီကယ်သတ္တုပါးကဲ့သို့သော လျှပ်ကူးပစ္စည်းအလွှာပေါ်သို့ တိုက်ရိုက်လျှပ်ကူးနိုင်သော သတ္တုအခြေခံပစ္စည်းများကို အသုံးပြုခြင်းဖြစ်သည်။ သို့သော်လည်း ဤနည်းလမ်းသည် ၎င်း၏ ကန့်သတ်ချက်များမရှိဘဲ မဟုတ်ပါ။ အပ်နှံထားသော တက်ကြွသောပစ္စည်းများကြားရှိ နေရာကို အတိအကျ ထိန်းချုပ်ရန် ခက်ခဲပြီး အတွင်းမှ ဓာတ်ပြုနိုင်သည့် အရာများဆီသို့ သတ္တုဓာတ်ပါဝင်သည့် နေရာများသို့ မရောက်ရှိနိုင်ခြင်းကြောင့် လျှပ်ကူးပစ္စည်း စွမ်းဆောင်ရည် တိုးလာကာ ဖလင်အထူ လျော့နည်းသွားသည်။ ထို့အပြင်၊ နည်းလမ်း၏ ရှုပ်ထွေးမှုနှင့် ကုန်ကျစရိတ်မြင့်မားမှုသည် ၎င်း၏လက်တွေ့အသုံးချမှုကို များစွာ ဟန့်တားစေသည်။ ထို့ကြောင့် တွက်ခြေကိုက်သော တီထွင်ဖန်တီးမှုနည်းပညာများ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်လာစေရန်သုံးဖက်မြင် (3D) လျှပ်ကူးပစ္စည်းအောင်မြင်သော electrochemical applications များအတွက် လိုအပ်ပါသည်။

ပေါက်ရောက်သောဖွဲ့စည်းပုံများနှင့် မြင့်မားတိကျသော မျက်နှာပြင်ဧရိယာများပါရှိသော သုံးဖက်မြင်သတ္ထုပစ္စည်းအသစ်များ တီထွင်မှုသည် အိုင်းယွန်းပျံ့နှံ့မှုအလျားကို လျှော့ချရန်နှင့် အိုင်ယွန်းနစ်နှင့် အီလက်ထရွန်နစ်စီးကူးနိုင်မှုတို့ကို တိုးမြင့်စေမည့် အလားအလာများကြောင့် အာရုံစိုက်မှုရရှိခဲ့သည်။ ထို့ကြောင့် electrocatalyst ဒီဇိုင်းအတွက် အလားအလာရှိသော ဦးတည်ချက်မှာ လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းမြင့်မားမှု၊ ကြီးမားသော မျက်နှာပြင်ဧရိယာနှင့် မြင့်မားသော တည်ငြိမ်မှုကို ပေးစွမ်းနိုင်သော နာနိုဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ ဓာတ်ကူပစ္စည်းများကို ဖန်တီးရန်အတွက် မတူညီသောဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ အတိုင်းအတာများကို ပေါင်းစပ်ရန်ဖြစ်သည်။နီကယ်အမြှုပ်(NF) သည် စီးပွားဖြစ်ရရှိနိုင်ပြီး စျေးသက်သာသောပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်ပြီး ၎င်း၏နှစ်လိုဖွယ်သုံးဖက်မြင်အပေါက်ပေါက်ဖွဲ့စည်းပုံ၊ လျှပ်စစ်စီးကူးနိုင်မှုနှင့် ကြီးမားသောတိကျသောမျက်နှာပြင်ဧရိယာတို့ကြောင့် ၎င်း၏နှစ်လိုဖွယ်သုံးဖက်မြင်အဖွင့်အပေါက်ပုံစံ၊ လျှပ်စစ်စီးကူးမှုနှင့် ကြီးမားသောသီးသန့်မျက်နှာပြင်ဧရိယာတို့ကြောင့် လျှပ်ကူးပစ္စည်းပစ္စည်းများအတွက် အလွှာနှင့် သယ်ဆောင်သူအဖြစ် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုခဲ့သည်။ အဆိုပါ micropores နှင့် jagged flow NFs အတွင်းရှိချန်နယ်များသည် ကောင်းမွန်သောအစုလိုက်အပြုံလိုက်လွှဲပြောင်းမှုနှင့် ယူနစ်ဧရိယာအလိုက် ကြီးမားသောမျက်နှာပြင်ဧရိယာကို ပေးစွမ်းသည်။ မတူညီသော သတ္တုအမြှုပ်များ၊ ကွက်များ၊ သတ္တုပြားများနှင့် အထည်များ အပါအဝင် အမျိုးမျိုးသော အလွှာများကို လစ်သီယမ်-အိုင်းယွန်း ဘက်ထရီများ၊ supercapacitors၊ ဆိုလာဆဲလ်များနှင့် ရေခွဲခြင်းကဲ့သို့သော လျှပ်စစ်ဓာတုပစ္စည်းများအတွက် စုဆောင်းသူများအဖြစ် စူးစမ်းရှာဖွေခဲ့သည်။ အထူးသဖြင့်၊ အပေါက်များသော NF များသည် ၎င်းတို့၏ ကုန်ကျစရိတ်နည်းသော၊ လျှပ်စစ်စီးကူးမှုနှင့် ကြီးမားသော ဓာတ်ကူပစ္စည်းများကို တင်ဆောင်ရန်နှင့် လျှပ်စစ်ဓာတ်ပြုသည့်နေရာများ တိုးလာရန်အတွက် စံပြဖြစ်သည့် ကြီးမားသော လျှပ်စစ်စွမ်းအင်သုံး မျက်နှာပြင်ဧရိယာကြောင့် အာရုံစူးစိုက်မှုကို ဆွဲဆောင်နိုင်ခဲ့သည်။ ထို့အပြင်၊ porous NFs များသည် စွမ်းအင်အသုံးချမှုတွင် မြင့်မားသော မျက်နှာပြင်ဧရိယာ လက်ရှိစုဆောင်းသူများအတွက် သင့်လျော်သော ကိုယ်စားလှယ်လောင်းများဖြစ်သည့် electrolytes များ၏ အစုလိုက်အပြုံလိုက် ပို့ဆောင်မှုကို မြှင့်တင်ရာတွင် အားသာချက်များရှိသည်။ နီကယ်အမြှုပ်ပေါ်ရှိ တက်ကြွသောပစ္စည်းများ၏ တိုက်ရိုက်ကြီးထွားမှုသည် ရေကွဲအက်တုံ့ပြန်မှုတွင် ထိရောက်သော အီလက်ထရွန်လွှဲပြောင်းမှုအတွက် ဓာတ်ကူပစ္စည်း-အလွှာထိတွေ့မှုကို တိုးမြင့်စေသည်။ supercapacitor နှင့် ဘက်ထရီ လျှပ်ကူးပစ္စည်းသည် NFs အတွက် အဓိက အသုံးချမှုအဖြစ် ကျန်ရှိနေသော်လည်း၊ မကြာသေးမီက လေ့လာချက်များအရ ဤပစ္စည်းတွင် ထည့်ထားသော electrode ပစ္စည်းများသည် Ni foils နှင့် net များထက် သာလွန်ကောင်းမွန်သော OER လုပ်ဆောင်ချက်ရှိကြောင်း ပြသခဲ့သည်။ ဤပစ္စည်းများကို ၎င်းတို့၏ သဘာဝပုံစံဖြင့် အသုံးချနိုင်သည် သို့မဟုတ် တက်ကြွသောပစ္စည်းများဖြင့် အလှဆင်နိုင်ပြီး အမြှုပ်များကို စုဆောင်းသူနှင့် အထောက်ကူပြုအလွှာအဖြစ် နှစ်မျိုးလုံးအသုံးပြုနိုင်ပါသည်။ ထို့ကြောင့်၊ NF အလွှာရှိ နာနိုဖွဲ့စည်းပုံ၊ မြေကြီးဓာတ်ကြွယ်ဝသော ဓာတ်ပစ္စည်းများ ကြီးထွားလာမှုသည် စွမ်းအင်သိုလှောင်မှု/ပြောင်းလဲခြင်းဆိုင်ရာ စက်ပစ္စည်းများအတွက် အဆင့်မြင့် အီလက်ထရုဒ်ပစ္စည်းများ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုအတွက် ကတိပြုထားသည်။ နီကယ်အမြှုပ်ပေါ်တွင် တိုက်ရိုက်စိုက်ပျိုးထားသော မြေကြီးဓာတ်ကြွယ်လျှပ်စစ်ဓာတ်ပစ္စည်းများကို အများအားဖြင့်ရရှိနိုင်သော်လည်း OER နှင့် HER များအတွက် နီကယ်အမြှုပ်ပေါ်ရှိ သုံးဖက်မြင်လျှပ်ကူးပစ္စည်းသည် ကုန်ကျစရိတ်နည်းပြီး တီထွင်ရလွယ်ကူသော အပေါက်များဖြစ်သော အထက်အောက်ပုံသဏ္ဍန်များဖြစ်သော်လည်း ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် မစုံစမ်းရသေးပါ။