الهياكل المتغايرة الديناميكية والمتينة لأكسيد النتريد الكوبالت والنحاس والحديد المدعومة لتحليل اليوريا الكهربائي الاقتصادي للطاقة في إلكتروليزر غشاء تبادل الأنيون

تُعترف تفاعل أكسدة اليوريا (UOR) كطريقة فعالة لإنتاج الهيدروجين موفرة للطاقة، ومع ذلك تتطلب محفزًا كهروكيميائيًا مصممًا بدقة مع مواقع نشطة لامتصاص العوامل الوسيطة وإزالة منتجات الغازات لاستغلال مزاياه بالكامل. في هذا السياق، قمنا بتصميم الهياكل المتغايرة المكونة من نتريد كوبالت النحاس ونتريد الحديد (Co3CuN/FexNy) كمحفز كهربائي فعال ومتعدد الوظائف، يتطلب جهداً كهربائياً قدره 1.35 VRHE، 1.55 VRHE، و0.23 VRHE لتحقيق كثافة التيار 100 مللي أمبير لكل سم² لأكسدة اليوريا، تفاعل تطور الأكسجين (OER)، وتفاعل تطور الهيدروجين (HER) على التوالي. على عكس المحفزات التقليدية الانتقائية لأكسدة اليوريا، لا يسهّل Co3CuN/FexNy التحول من UOR إلى OER فحسب، بل يُظهر أيضًا قدرة ذاتية التنظيم في التبديل بين UOR وOER. أوضحت دراسة نظرية الكثافة الوظيفية (DFT) أن Co3CuN يعزز امتصاص CO(NH2)2 وH2O، بينما يسهّل FexNy نزع امتصاص CO2 وN2، مما يؤدي إلى تسريع كينتيكات UOR وHER. كما أظهر المحفز أداءً متميزًا في إلكتروليزر غشاء تبادل الأنيون المرتبط باليوريا مع توفير في الطاقة يقارب 20% وكفاءة عالية للإلكتروليزر، مما يبرز إمكاناته للتطبيقات الصناعية.