Протонообменная мембрана (ПЕМ)Технология электролиза воды может напрямую сочетаться с нестабильными возобновляемыми источниками энергии дляпроизводство водорода. Такой подход не только обеспечивает безопасность сети, но и позволяет перераспределять возобновляемые ресурсы, что делает его важнейшей технологической основой для достижения углеродной нейтральности. Однако из-за кислотной средыЭлектролиз воды ПЕМ, в настоящее время технология в значительной степени зависит от иридия, драгоценного металла, который стабилен в кислотных условиях, в качестве анодного катализатора. Иридий является одним из самых редких ресурсов на Земле, с годовым производством всего 6-8 тонн, и его дефицит представляет собой значительную проблему для масштабирования производства водорода на основе ПЕМ.
В ответ на это исследовательская группа под руководством Рюхея Накамуры обнаружила и использовала особое сродство между марганцем (Мн) и иридием (Ир), разработав высокостабильный атомно-дисперсный шестивалентный иридиевый катализатор (ИрВИ-суматоха). Этот новый катализатор сохраняет высокую активность и стабильность, одновременно снижая загрузку иридия до уровня ниже 0,1 мг/см², что более чем на 95% ниже текущей загрузки иридия в электролизе воды ПЕМ (2-4 мг/см²). По сравнению с обычно используемыми катализаторами Ир⁴⁺, этот новый катализатор имеет более высокое валентное состояние (Ир⁶⁺) и атомно-дисперсен на поверхности γ-МнО₂. Состояние Ир⁶⁺ повышает внутреннюю активность и стабильность иридия, в то время как атомно-дисперсный уровень позволяет использовать иридий почти на 100%. Группа провела комплексный анализ синтеза, структурных характеристик и производительности электролиза воды в ПЭМ-катализаторе Ир, прояснив взаимодействие между Мн и Ир и продемонстрировав превосходную производительность катализатора при загрузке иридия менее 0,1 мг/см² в электролизерах ПЭМ.
Результаты исследования были опубликованы вНаукапод названием "Атомно-дисперсный гексавалентный оксид иридия из восстановления МнО₂ для катализа выделения кислорода.дддххх Авторами-корреспондентами являются Айлун Ли и Рюхэй Накамура, а первыми авторами являются Айлун Ли и Шуан Конг.
