Μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (PEM)Η τεχνολογία ηλεκτρόλυσης νερού μπορεί να συνδεθεί άμεσα με τις κυμαινόμενες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας γιαπαραγωγή υδρογόνου. Αυτή η προσέγγιση όχι μόνο διασφαλίζει την ασφάλεια του δικτύου, αλλά επιτρέπει επίσης την αναδιανομή των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, καθιστώντας την ένα κρίσιμο τεχνολογικό θεμέλιο για την επίτευξη ουδετερότητας άνθρακα. Ωστόσο, λόγω του όξινου περιβάλλοντος τουΗλεκτρόλυση νερού PEM, η τεχνολογία αυτή τη στιγμή βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στο ιρίδιο, ένα πολύτιμο μέταλλο που είναι σταθερό υπό όξινες συνθήκες, ως καταλύτης ανόδου. Το ιρίδιο είναι ένας από τους πιο σπάνιους πόρους στη Γη, με ετήσια παραγωγή μόνο 6-8 τόνων και η έλλειψή του αποτελεί σημαντική πρόκληση για την κλιμάκωση της παραγωγής υδρογόνου με βάση το PEM.
Σε απάντηση σε αυτό, η ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Ryuhei Νακαμούρα ανακάλυψε και αξιοποίησε μια ειδική συγγένεια μεταξύ μαγγανίου (Mn) και ιριδίου (Ir), αναπτύσσοντας έναν εξαιρετικά σταθερό, ατομικά διασκορπισμένο εξασθενή καταλύτη ιριδίου (IrVI-φασαρία). Αυτός ο νέος καταλύτης διατηρεί υψηλή δραστηριότητα και σταθερότητα ενώ μειώνει το φορτίο ιριδίου κάτω από 0,1 mg/εκ², περισσότερο από 95% χαμηλότερο από το τρέχον φορτίο ιριδίου στην ηλεκτρόλυση νερού PEM (2-4 mg/εκ²). Σε σύγκριση με τους κοινώς χρησιμοποιούμενους καταλύτες Ir4+, αυτός ο νέος καταλύτης έχει υψηλότερη κατάσταση σθένους (Ir6+) και είναι ατομικά διασκορπισμένος στην επιφάνεια του γ-MnO2. Η κατάσταση Ir6+ ενισχύει την εγγενή δραστηριότητα και σταθερότητα του ιριδίου, ενώ η διασπορά σε ατομικό επίπεδο επιτρέπει σχεδόν 100% χρήση του ιριδίου. Η ομάδα διεξήγαγε μια ολοκληρωμένη ανάλυση της σύνθεσης, των δομικών χαρακτηριστικών και της απόδοσης ηλεκτρόλυσης νερού PEM του καταλύτη Ir, διευκρινίζοντας την αλληλεπίδραση μεταξύ Mn και Ir και επιδεικνύοντας την ανώτερη απόδοση του καταλύτη με φόρτωση ιριδίου μικρότερη από 0,1 mg/εκ² σε Ηλεκτρολυτές PEM.
Τα ευρήματα της έρευνας δημοσιεύτηκαν στοΕπιστήμηυπό τον τίτλο "Ατομικά Διασκορπισμένοι Εξασθενές Ιρίδιο Οξείδιο από MnO2 Μείωση για Οξυγόνο Εξέλιξη Κατάλυση.δδχχχ Οι αντίστοιχοι συγγραφείς είναι οι Ailong Li και Ryuhei Νακαμούρα, με τους Ailong Li και Shuang Κονγκ ως πρώτους συγγραφείς.
