Thiết kế vật liệu điện cực chịu ăn mòn cho phản ứng giải phóng oxy (OER) trong dung dịch kiềm. a. Nêu các vật liệu/phủ bề mặt (NiFe oxyhydroxide, perovskite, protective coatings) thích hợp và cơ sở chọ...

### a. Vật liệu/phủ bề mặt thích hợp và cơ sở chọn 1. **NiFe oxyhydroxide**: - **Cơ sở chọn**: NiFe oxyhydroxide là một trong những vật liệu được nghiên cứu nhiều cho phản ứng giải phóng oxy nhờ vào khả năng dẫn điện tốt và tính ổn định cao trong môi trường kiềm. Hơn nữa, sự kết hợp giữa nickel và iron giúp tăng cường hoạt tính điện hóa, đồng thời làm giảm năng lượng kích hoạt cho phản ứng OER. 2. **Perovskite**: - **Cơ sở chọn**: Vật liệu perovskite (như LaCoO3 hoặc LaNiO3) có cấu trúc tinh thể đặc biệt giúp tối ưu hóa việc hấp thụ và phản ứng với điện tử. Chúng có độ bền hóa học cao và hoạt tính tốt trong phản ứng OER, đặc biệt trong môi trường kiềm. 3. **Protective coatings (Lớp phủ bảo vệ)**: - **Cơ sở chọn**: Lớp phủ bảo vệ (như graphene hoặc các lớp oxit kim loại) giúp bảo vệ điện cực khỏi ăn mòn, đồng thời cải thiện tính dẫn điện và khả năng tương tác với dung dịch điện phân. Những lớp phủ này có thể làm tăng độ bền của điện cực khi hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt. ### b. Thử nghiệm đánh giá và tiêu chuẩn chấp nhận 1. **Overpotential tại j = 10 mA/cm²**: - **Tiêu chuẩn chấp nhận**: Overpotential càng thấp càng tốt. Mục tiêu là đạt được overpotential dưới 300 mV tại mật độ dòng điện 10 mA/cm², cho thấy hiệu suất tốt của điện cực. 2. **Tafel slope**: - **Tiêu chuẩn chấp nhận**: Tafel slope cần phải nhỏ hơn 60 mV/decade. Slope thấp cho thấy điện cực có khả năng hoạt động hiệu quả hơn trong việc giảm năng lượng kích hoạt cho phản ứng OER. 3. **Stability chronoamperometry**: - **Tiêu chuẩn chấp nhận**: Độ ổn định của điện cực cần được kiểm tra trong khoảng thời gian ít nhất 10-20 giờ. Giảm dòng điện dưới 10% trong suốt thời gian thử nghiệm được coi là chấp nhận được. ### c. Thảo luận vấn đề scale-up và tương tác với lớp màng/electrolyte trong pin điện phân - **Scale-up**: Khi mở rộng quy mô từ phòng thí nghiệm sang quy trình sản xuất công nghiệp, cần xem xét các yếu tố như khả năng sản xuất hàng loạt vật liệu điện cực với chất lượng đồng nhất, chi phí vật liệu và công nghệ chế tạo. Ngoài ra, hiệu suất điện cực cũng cần được duy trì trong điều kiện hoạt động lớn hơn, điều này có thể yêu cầu tối ưu hóa thiết kế và cấu trúc của điện cực. - **Tương tác với lớp màng/electrolyte**: Sự tương tác giữa lớp điện cực và dung dịch điện phân rất quan trọng. Lớp màng cần phải đảm bảo khả năng dẫn ion tốt và ổn định hóa học trong suốt quá trình hoạt động. Nếu lớp màng không tương thích với điện cực hoặc không đủ dẫn điện, sẽ dẫn đến sự giảm hiệu suất và tăng cường ăn mòn. Do đó, việc phát triển lớp màng tương thích với điện cực và dung dịch điện phân là rất cần thiết để tối ưu hóa quá trình điện phân và đạt được hiệu suất cao trong quá trình sản xuất oxy.