محفز ثنائي الوظيفة لشطر الماء
العنوان الرسمي للبراءة
شطر الماء تحفيزيًا كهربائيًا باستخدام مركبات نانوية من α-Ag2WO4@Mn3O4
العنوان الإنجليزي: Electrocatalytic water splitting using α-Ag2WO4@Mn3O4 nanocomposites
الاختراع
الاختراع
المشكلة
يحتاج التحليل الكهربائي للماء إلى محفزات لتطور الهيدروجين والأكسجين توازن بين النشاط ونقل الشحنة وتوافر المواد والمتانة والدمج في الأقطاب.
أهميتها
يمكن لمحفز ثنائي الوظيفة أن يبسط تقييم نصفي التفاعل في أنظمة شطر الماء القلوية ويدعم تطوير أقطاب إنتاج الهيدروجين.
النهج
يضع المحفز الكهربائي جسيمات ذات قلب فضي وقشرة تنغستات فضة على جسيمات أكسيد المنغنيز، ويطبق جهوداً مضبوطة في إلكتروليت هيدروكسيدي لتطور الهيدروجين أو الأكسجين.
الجهات المستفيدة
تشمل الجهات المستفيدة المحتملة مطوري المحللات الكهربائية والأقطاب، ومختبرات أبحاث الهيدروجين، ومصنّعي المحفزات الكهربائية، ومجموعات مواد الطاقة، ومنتجي الجسيمات النانوية المتخصصة.
القيمة المحتملة
تستخدم المنصة مركباً نانوياً واحداً من عائلة α-Ag2WO4@Mn3O4 لكل من HER وOER، وتوفر نطاقات للتركيب وحالات الأكسدة والمسامية والمقاومة وميل تافل والجهد الزائد وتردد الدوران.
الخلفية
الخلفية
يمكن لمحفزات المعادن النفيسة مثل Pt وRuO2 وIrO2 أن تكون نشطة في شطر الماء لكنها تواجه قيود التوافر والتكلفة. وتُدرس أكاسيد المنغنيز بدائل لأنها توفر حالات أكسدة متعددة ومواقع سطحية، إلا أن Mn3O4 محدود التوصيل ومساحة السطح وقد يختلف أداؤه بين تطور الأكسجين والهيدروجين. تجمع البراءة جسيمات أكسيد المنغنيز مع جسيمات فضية ذات قلب وقشرة، تكون مرحلتها الخارجية α-Ag2WO4 بلورية، لتكوين مركب مسامي جرى تقييمه لكل من HER وOER في إلكتروليت هيدروكسيدي.
نظرة تقنية
نظرة تقنية
يحتوي المحفز 50–70% وزناً من جسيمات حاوية للفضة و30–50% من جسيمات أكسيد المنغنيز، بما فيها Mn3O4 وMnO2، بنسبة Ag:Mn تبلغ 0.1:1–1:1. وتتكون المرحلة الفضية من قلب Ag وقشرة α-Ag2WO4. مساحة السطح المطالب بها 32.5–50 م2/غ، ومقاومة نقل الشحنة 325–450 Ω، وميل تافل 55–125 mV/dec لـ HER و45–125 mV/dec لـ OER، والجهد الزائد 0.05–200 mV عند 10 mA/cm2. والجهود −300 إلى −1 mV مقابل RHE لـ HER و1000–2200 mV لـ OER.
التطبيقات المحتملة
التطبيقات المحتملة
- استخدام محتمل في أبحاث أقطاب المحللات الكهربائية القلوية.
- استخدام محتمل كمنصة محفز ثنائي الوظيفة لـ HER وOER.
- استخدام محتمل في دراسات مختبرية لتوليد الهيدروجين والأكسجين.
- استخدام محتمل في الاختبارات المقارنة لمحفزات أكسيد المنغنيز الكهربائية.
المزايا المدعومة بالمعلومات
المزايا المدعومة بالمعلومات
- يعالج تطور الهيدروجين والأكسجين بتركيب محفز واحد.
- يحدد نسب المعادن وحالات أكسدة المنغنيز والمسامية والمقاييس الكهروكيميائية.
- يستخدم بنية قلب فضي وقشرة α-Ag2WO4 على أكسيد المنغنيز.
- يورد نطاقات نشاط كتلي وتردد دوران للمقارنة اللاحقة.
مرحلة التطوير
مرحلة التطوير
منشور براءة اختراع يتضمن توصيفاً كهروكيميائياً واختبارات مُبلغاً عنها لـ HER وOER؛ لم يثبت التحقق طويل الأمد في محلل كهربائي أو التوسع أو التسويق التجاري.
الفرصة التجارية
الفرصة التجارية
قد يدعم المحفز تحققاً ممولاً مع مطوري المحللات الكهربائية أو الأقطاب أو مواد الطاقة. وينبغي للتوسع التحقق من تعريفات المقاييس ووحداتها، ومردود التحضير، وتحميل القطب، ونقاوة الغاز، والكفاءة الفارادية، وثبات التيار طويل الأمد، والدورات، والتآكل، وذوبان الفضة والتنغستن، والتوافق القلوي، واسترجاع المحفز، ودمج مكونات النظام، والتكلفة لكل خرج هيدروجين.
تصنيفات البراءة
تصنيفات البراءة
التصنيف الدولي للبراءات WIPO IPC
- C25B1/04العمليات الإلكتروليتية أو عمليات الرحلان الكهربائي لإنتاج المركبات أو اللافلزات؛ أجهزتها
- C25B11/037العمليات الإلكتروليتية أو عمليات الرحلان الكهربائي لإنتاج المركبات أو اللافلزات؛ أجهزتها
التصنيف التعاوني للبراءات CPC
- C25B11/061العمليات الإلكتروليتية أو عمليات الرحلان الكهربائي لإنتاج المركبات أو اللافلزات؛ أجهزتها
- C25B11/091العمليات الإلكتروليتية أو عمليات الرحلان الكهربائي لإنتاج المركبات أو اللافلزات؛ أجهزتها
- C25B11/065العمليات الإلكتروليتية أو عمليات الرحلان الكهربائي لإنتاج المركبات أو اللافلزات؛ أجهزتها
- C25B11/054العمليات الإلكتروليتية أو عمليات الرحلان الكهربائي لإنتاج المركبات أو اللافلزات؛ أجهزتها
- C25B11/052العمليات الإلكتروليتية أو عمليات الرحلان الكهربائي لإنتاج المركبات أو اللافلزات؛ أجهزتها
- C25B11/037العمليات الإلكتروليتية أو عمليات الرحلان الكهربائي لإنتاج المركبات أو اللافلزات؛ أجهزتها
- C25B11/077العمليات الإلكتروليتية أو عمليات الرحلان الكهربائي لإنتاج المركبات أو اللافلزات؛ أجهزتها
- C25B11/067العمليات الإلكتروليتية أو عمليات الرحلان الكهربائي لإنتاج المركبات أو اللافلزات؛ أجهزتها
- C25B1/04العمليات الإلكتروليتية أو عمليات الرحلان الكهربائي لإنتاج المركبات أو اللافلزات؛ أجهزتها
- Y02E60/36خفض انبعاثات غازات الدفيئة [GHG] المتصلة بتوليد الطاقة أو نقلها أو توزيعها
المخترعون
المخترعون
- المخترع الأولمحمد خيري عبد الفتاح عمران
- مخترعمحمد مختار محمد
- مخترعسمر محمد صيام
- مخترعبابكر يعقوب الهادي عبد الخير
الكلمات المفتاحية
الكلمات المفتاحية
- شطر الماء
- محفز كهربائي
- α-Ag2WO4
- Mn3O4
- تطور الهيدروجين
- تطور الأكسجين
- ميل تافل
- إلكتروليت قلوي
وثيقة البراءة والرسومات
وثيقة البراءة والرسومات
رُبط منشور البراءة بهذا السجل. وتبقى الرسومات داخل الوثيقة، ولم تُزوّد حزمة وسائط عامة منفصلة ومعتمدة للنشر.