Protonová výměnná membrána (PEM)Technologie elektrolýzy vody se může přímo spojit s kolísajícími obnovitelnými zdroji energievýroba vodíku. Tento přístup zajišťuje nejen bezpečnost sítě, ale také umožňuje přerozdělení obnovitelných zdrojů, což z něj činí zásadní technologický základ pro dosažení uhlíkové neutrality. Nicméně, vzhledem ke kyselému prostředíPEM elektrolýza vodyTechnologie v současné době silně spoléhá na iridium, vzácný kov, který je stabilní za kyselých podmínek, jako anodový katalyzátor. Iridium je jedním z nejvzácnějších zdrojů na Zemi s roční produkcí pouhých 6-8 tun a jeho nedostatek představuje značnou výzvu pro zvýšení výroby vodíku na bázi PEM.
V reakci na to výzkumný tým vedený Ryuhei Nakamurou objevil a využil zvláštní afinitu mezi manganem (Mn) a iridiem (Ir) a vyvinul vysoce stabilní, atomově rozptýlený šestimocný iridiový katalyzátor (IrVI-ado). Tento nový katalyzátor si zachovává vysokou aktivitu a stabilitu a zároveň snižuje zatížení iridiem pod 0,1 mg/cm², což je o více než 95 % méně než současné zatížení iridiem při elektrolýze vody PEM (2-4 mg/cm²). Ve srovnání s běžně používanými Ir4+ katalyzátory má tento nový katalyzátor vyšší valenční stav (Ir6+) a je atomově dispergován na povrchu y-Mn02. Stav Ir⁶⁺ zvyšuje vnitřní aktivitu a stabilitu iridia, zatímco disperze na atomové úrovni umožňuje téměř 100% využití iridia. Tým provedl komplexní analýzu syntézy, strukturních charakteristik a výkonu PEM elektrolýzy vody ir katalyzátoru, objasnil interakci mezi Mn a Ir a prokázal vynikající výkon katalyzátoru s obsahem iridia menším než 0,1 mg/cm² v PEM elektrolyzéry.
Výsledky výzkumu byly zveřejněny vVědapod názvem "Atomicky rozptýlený hexavalentní oxid iriditý z MnO₂ Redukce pro katalýzu evoluce kyslíku." Odpovídajícími autory jsou Ailong Li a Ryuhei Nakamura, přičemž Ailong Li a Shuang Kong jsou prvními autory.