저항이 낮은 이리듐 적재를 위한 프로톤 교환막 수전해용 TiO2@IrOx 코어-쉘 촉매의 광침착 기반 합성

개요 녹색 수소 생산 기술의 광범위한 적용은 핵심 요소의 비용 절감을 필요로 합니다. 이를 달성하기 위해 프로톤 교환막 수전해(PEMWE)에서 이리듐 적재를 줄이는 실행 가능한 경로를 탐구합니다. 여기에서는 이리듐 함량이 40 중량%로 감소된 TiO2@IrOx 코어-쉘 촉매의 광침착 공정 기반의 확장 가능한 합성 방법을 제시합니다. 이 합성 방법을 사용하여, 오직 2.1 ± 0.4 nm 두께의 이리듐 산화물 쉘로 균일하게 코팅된 티타니아 지지 입자를 얻습니다. 이 촉매는 상업적으로 이용 가능한 촉매에 비해 높은 외부 활동성과 견고한 안정성을 보입니다. 또한 독특한 코어-쉘 구조는 쉘이 없는 구조에 비해 전기 전도성을 세 배 증가시킵니다. 더불어 낮은 이리듐 함량은 이리듐 적재량을 줄이고 PEMWE 작동 중 촉매 층에서 균열 형성의 영향을 완화하는 충분한 두께의 촉매 층 제작을 촉진합니다. 새로운 TiO2@IrOx 코어-쉘 촉매는 명확하게 상업적 기준을 초월하여 0.3 mg Ir cm−2 이하의 이리듐 적재로 단일 셀 테스트에서 탁월한 이리듐 특정 전력 밀도 17.9 kW g Ir−1을 보여줍니다. 이는 상업적 기준의 10.4 kW g Ir−1과 비교됩니다.