การสลายน้ำด้วยเยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอน (PEMWE) ได้กลายเป็นทิศทางสำคัญในการพัฒนาไฮโดรเจนสีเขียว เนื่องจากมีการใช้พลังงานต่ำ ประสิทธิภาพสูง ความบริสุทธิ์ของไฮโดรเจนสูง และตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อการเปลี่ยนแปลงของกำลังไฟฟ้าอย่างกว้างขวาง ทำให้มันเข้ากันได้โดยธรรมชาติกับความไม่แน่นอนของพลังงานทดแทน อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีนี้ โดยเฉพาะ ánoda ของมัน ขึ้นอยู่กับโลหะหายากไอริเดียม (Ir) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา โดยใช้ปริมาณมาก ซึ่งได้กลายเป็นข้อจำกัดหลักหนึ่งที่ขัดขวางการประยุกต์ใช้งานในขนาดใหญ่ การลดปริมาณโลหะหายากอย่างไม่ระมัดระวังสามารถนำไปสู่การลดลงอย่างรวดเร็วของจุดทำงาน การพังทลายของโครงสร้างชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาบาง และการขัดขวางของเส้นทางการนำไฟฟ้า ดังนั้น การบรรลุการลดลงอย่างมากในปริมาณการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีฐาน Ir (≤0.5 mgIr cm⁻²) จึงเป็นความท้าทายสำคัญในการขยายขนาดของการสลายน้ำด้วยเยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอน
เพื่อรับมือกับความท้าทายนี้ ทีมนักวิจัยภายใต้การนำของนักวิจัยหยางฮุยจากสถาบันวิจัยขั้นสูงเซี่ยงไฮ้ของสถาบันวิทยาศาสตร์จีน ร่วมกับทีม R&D ของหนิงโบท์โคเคฉวน ได้ทำความคืบหน้าอย่างมาก ผ่านการแนะนำอะตอมของเซเรียม (Ce) ในปริมาณเล็กน้อยอย่างสม่ำเสมอเข้าไปในวัสดุรองรับ Nb₂O₅ และการโหลดอนุภาคนาโน IrOx ขนาดเล็ก (<2 nm) บนพื้นผิว ทีมงานได้สร้างตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีฐาน Ir (IrOx@Ir/Ce-Nb₂O₅) ที่มีการเชื่อมโยงระหว่างโลหะออกไซด์และวัสดุรองรับที่แข็งแกร่ง
รายงานว่า การเติม Ce ลงในวัสดุรองรับไม่เพียงแต่เพิ่มความสามารถในการถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างวัสดุรองรับและศูนย์กลางการทำงานเท่านั้น แต่ยังคงสภาพโครงสร้างของวัสดุทำงาน Ir/IrOx ป้องกันการเสื่อมสภาพของกิจกรรมเร่งปฏิกิริยาอย่างรวดเร็ว การทดสอบประสิทธิภาพแสดงให้เห็นว่าตัวเร่งปฏิกิริยาแสดง overpotential ของการผลิตออกซิเจนในสภาวะกรดเพียง 275 mV@10 mA cm⁻² และแสดงกิจกรรมและความมั่นคงที่ยอดเยี่ยมภายใต้สภาวะการทำงานจริงของเยื่อและอิเล็กโทรด การทดสอบความทนทานระยะยาวกำลังดำเนินอยู่ที่ปริมาณการใช้ต่ำ (0.3 mgIr cm⁻²) สร้างรากฐานทางเทคนิคที่สำคัญในการลดต้นทุน เพิ่มประสิทธิภาพ และทำให้การสลายน้ำด้วยเยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอนสามารถประยุกต์ใช้งานในขนาดใหญ่
