Недавно исследовательская группа по зеленому водороду и высокопроизводительным энергоаккумуляторам Шанхайского института перспективных исследований Академии наук Китая (далее именуемого «Шанхайский институт перспективных исследований») добилась значительного прорыва в исследовании низкоиридиевых мембранных электродов, предоставив новые идеи для применения низкоиридиевых технологий в PEMWE.
Группа предложила концепцию многоуровневой структуры «конусный массив + ультратонкий слой Pt + наноцветки Pt», точно конструируя мембранный электрод с помощью трех процессов: наноимпринт-литографии, ионного напыления и роста in-situ. Этот подход одновременно решает две основные проблемы традиционных мембранных электродов (MEA): ограниченную проводимость и массоперенос. Среди них ультратонкий слой Pt выполняет двойную функцию: с одной стороны, он повышает внутриплоскостную проводимость в 12,3 раза, а с другой — служит местом нуклеации для индуцирования роста наноцветков Pt, достигая синергетической оптимизации структуры и характеристик.
Экспериментальные данные показывают, что этот многоуровневый мембранный электрод обеспечивает высокую производительность при сверхнизкой нагрузке иридием (0,096 мг см⁻²), экономя более 95% иридия по сравнению с традиционными MEA. Более того, при плотности тока 2,0 А см⁻² напряжение элемента составляет всего 1,758 В, что лучше, чем 1,797 В у традиционных MEA с высокой нагрузкой иридием (2 мг см⁻²).
Это достижение было опубликовано в журнале Advanced Functional Materials под заголовком «Engineering a Hierarchical Pt/IrO2 Architecture with Tunable Hydrophilicity and High Conductivity for Ultralow-Ir-Loading PEM Water Electrolysis». Первым автором статьи является доктор Дун Шу, совместно обучавшийся в Шанхайском технологическом университете и Шанхайском институте перспективных исследований, а доцентом-исследователем Ван Голианом и исследователем Ян Хуэй выступили в качестве соответствующих авторов. Исследование получило поддержку от таких проектов, как Национальная ключевая программа НИОКР, Национальный научный фонд Китая, Стратегическая приоритетная исследовательская программа Академии наук Китая и Ассоциация содействия молодежным инновациям Академии наук Китая.
