محفز مطعم بالبورون للتحليل الكهربائي للماء
العنوان الرسمي للبراءة
جسيمات نانوية من Ag2WO4 مطعّمة بالبورون للتحليل الكهربائي للماء
العنوان الإنجليزي: Boron-doped Ag2WO4 nanoparticles for water electrolysis
الاختراع
الاختراع
المشكلة
يواجه التحليل الكهربائي للماء قيودًا بسبب تفاعل تطور الأكسجين كثيف الطاقة، بينما تكون محفزات المعادن النبيلة النشطة مثل الإيريديوم والروثينيوم والبلاتين نادرة ومكلفة.
أهميتها
يمكن للمحفزات الكهربائية المحسنة خفض الحواجز الحركية لتطور الهيدروجين والأكسجين ودعم الأبحاث نحو أنظمة أكثر كفاءة لإنتاج الهيدروجين.
النهج
تطلي الطريقة قطبًا عاملًا بجسيمات تنغستات الفضة النانوية المطعمة بالبورون وتطبق جهدًا في خلية كهروكيميائية مائية. ويدعم المحفز تفاعلي تطور الهيدروجين والأكسجين بمحتوى بورون وتركيب أطوار وجهود زائدة ومساحة سطح نشطة وميول تافل محددة.
الجهات المستفيدة
تشمل الجهات التي قد تستفيد مطوري أجهزة التحليل الكهربائي وباحثي الهيدروجين ومصنعي المحفزات الكهربائية ومختبرات الكيمياء الكهروكيميائية وفرق تخزين الطاقة المتجددة.
القيمة المحتملة
توفر التقنية محفز قطب ثنائي الوظيفة من تنغستات الفضة المطعمة بالبورون بتركيب محدد ومقاييس كهروكيميائية مختبرية لكلا جانبي شطر الماء.
الخلفية
الخلفية
يمكن للهيدروجين تخزين طاقة كيميائية من دون كربون في جزيء الوقود، لكن التحليل الكهربائي للماء يتضمن تفاعلي تطور الأكسجين والهيدروجين بحركيات تنشيط مختلفة. ويكون تطور الأكسجين كثيف الطاقة بصورة خاصة. ويُعد الإيريديوم والروثينيوم والبلاتين محفزات مرجعية نشطة، إلا أن ندرتها وتكلفتها تحدان من الاستخدام الواسع. وقد دُرست تنغستات الفضة للتحفيز الضوئي والكيمياء الكهروكيميائية، مع احتمال محدودية التقاط الضوء المرئي وفصل الشحنات. ويدرس المنشور تطعيم البورون لتعديل تنغستات الفضة لشطر الماء كهروكيميائيًا.
نظرة تقنية
نظرة تقنية
تطلي جسيمات Ag2WO4 نانوية ذات نسب محددة من البورون وبلورات ألفا وبيتا قطبًا عاملًا في خلية كهروكيميائية مائية. ويؤدي الجهد المطبق إلى تطور الهيدروجين والأكسجين. ويذكر الإفصاح مجالات الجهد الزائد لتفاعلي OER وHER عند 10 ملي أمبير/سم² وقيم مساحة السطح النشطة كهروكيميائيًا وميول تافل الأنودية والكاثودية. وفي الاختبار المختبري تُستخدم XRD وTEM وHRTEM وXPS لتوصيف الأطوار البلورية والشكل والحالات الكيميائية.
التطبيقات المحتملة
التطبيقات المحتملة
- أبحاث محفزات أقطاب ثنائية الوظيفة للتحليل الكهربائي القلوي للماء.
- اختبار تطور الهيدروجين والأكسجين في خلايا كهروكيميائية مختبرية.
- طلاءات محفزة لأقطاب أجهزة تحليل كهربائي تجريبية.
- مواد تنغستات فضة نانوية مطعمة لأبحاث الطاقة المتجددة.
المزايا المدعومة بالمعلومات
المزايا المدعومة بالمعلومات
- تعالج تركيبة محفز واحدة تطور الهيدروجين والأكسجين معًا.
- يُحدد محتوى البورون ونسب طوري ألفا وبيتا لتنغستات الفضة.
- يذكر المنشور مقاييس الجهد الزائد وميل تافل ومساحة السطح النشطة.
- تُوصّف البنية البلورية والشكل والحالات الكيميائية بتقنيات متعددة.
مرحلة التطوير
مرحلة التطوير
يصف المنشور توصيف الجسيمات النانوية وقياسات HER وOER الكهروكيميائية مختبريًا؛ ولم يثبت تشغيل جهاز تحليل كهربائي على نطاق المكدس.
الفرصة التجارية
الفرصة التجارية
قد يهم المحفز شركاء أجهزة التحليل الكهربائي والأقطاب المتقدمة. ويتطلب التوسع مقارنة تحميل المحفز وتكلفة الفضة والتنغستن ومردود التخليق والتصاق الطلاء وثبات التيار طويل المدة والكفاءة الفارادية ونقاوة الغاز والعبور وتحمل الإلكتروليت والدمج في المكدسات وإعادة التدوير والأداء عند كثافات تيار صناعية.
تصنيفات البراءة
تصنيفات البراءة
التصنيف الدولي للبراءات WIPO IPC
- C25B11/077العمليات الإلكتروليتية أو عمليات الرحلان الكهربائي لإنتاج المركبات أو اللافلزات؛ أجهزتها
- C25B1/04العمليات الإلكتروليتية أو عمليات الرحلان الكهربائي لإنتاج المركبات أو اللافلزات؛ أجهزتها
التصنيف التعاوني للبراءات CPC
- C25B11/037العمليات الإلكتروليتية أو عمليات الرحلان الكهربائي لإنتاج المركبات أو اللافلزات؛ أجهزتها
- C25B11/091العمليات الإلكتروليتية أو عمليات الرحلان الكهربائي لإنتاج المركبات أو اللافلزات؛ أجهزتها
- C25B11/054العمليات الإلكتروليتية أو عمليات الرحلان الكهربائي لإنتاج المركبات أو اللافلزات؛ أجهزتها
- C25B11/077العمليات الإلكتروليتية أو عمليات الرحلان الكهربائي لإنتاج المركبات أو اللافلزات؛ أجهزتها
- C25B11/052العمليات الإلكتروليتية أو عمليات الرحلان الكهربائي لإنتاج المركبات أو اللافلزات؛ أجهزتها
- C25B11/075العمليات الإلكتروليتية أو عمليات الرحلان الكهربائي لإنتاج المركبات أو اللافلزات؛ أجهزتها
- C25B11/093العمليات 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
- مخترعصلاح أحمد إبراهيم عيد
- مخترعبابكر يعقوب الهادي عبد الخير
الكلمات المفتاحية
الكلمات المفتاحية
- تحليل كهربائي للماء
- تطعيم بالبورون
- تنغستات الفضة
- Ag2WO4
- تطور الأكسجين
- تطور الهيدروجين
- جهد زائد
- محفز كهربائي
وثيقة البراءة والرسومات
وثيقة البراءة والرسومات
رُبط منشور البراءة بهذا السجل. وتبقى الرسومات داخل الوثيقة، ولم تُزوّد حزمة وسائط عامة منفصلة ومعتمدة للنشر.