Membrana de intercambio de protones (PEM)La tecnología de electrólisis del agua puede acoplarse directamente con fuentes de energía renovables fluctuantes paraproducción de hidrógenoEste enfoque no solo garantiza la seguridad de la red, sino que también permite la redistribución de los recursos renovables, lo que lo convierte en una base tecnológica crucial para lograr la neutralidad de carbono. Sin embargo, debido al entorno ácido deElectrólisis de agua PEMActualmente, la tecnología depende en gran medida del iridio, un metal precioso que es estable en condiciones ácidas, como catalizador del ánodo. El iridio es uno de los recursos más raros de la Tierra, con una producción anual de solo 6 a 8 toneladas, y su escasez plantea un desafío significativo para aumentar la producción de hidrógeno basada en PEM.
En respuesta a esto, el equipo de investigación dirigido por Ryuhei Nakamura descubrió y aprovechó una afinidad especial entre el manganeso (Mn) y el iridio (Ir), desarrollando un catalizador de iridio hexavalente altamente estable y disperso atómicamente (IrVI-ado). Este nuevo catalizador mantiene una alta actividad y estabilidad al tiempo que reduce la carga de iridio por debajo de 0,1 mg/cm², más del 95% menos que la carga de iridio actual en la electrólisis de agua PEM (2-4 mg/cm²). En comparación con los catalizadores Ir⁴⁺ de uso común, este nuevo catalizador tiene un estado de valencia más alto (Ir⁶⁺) y se dispersa atómicamente en la superficie de γ-MnO₂. El estado Ir⁶⁺ mejora la actividad intrínseca y la estabilidad del iridio, mientras que la dispersión a nivel atómico permite una utilización de casi el 100% del iridio. El equipo realizó un análisis exhaustivo de la síntesis, las características estructurales y el rendimiento de la electrólisis de agua PEM del catalizador Ir, aclarando la interacción entre Mn e Ir y demostrando el rendimiento superior del catalizador con una carga de iridio de menos de 0,1 mg/cm² en electrolizadores PEM.
Los resultados de la investigación fueron publicados enCienciabajo el título "Óxido de iridio hexavalente disperso atómicamente a partir de la reducción de MnO₂ para la catálisis de la evolución del oxígeno." Los autores correspondientes son Ailong Li y Ryuhei Nakamura, con Ailong Li y Shuang Kong como los primeros autores.
