계면 공학 통한 AEM 수전해 전극 내구성 향상

음이온 교환막 수전해(AEMWE)는 확장 가능하고 저렴한 수소 생산 방식으로 주목받지만, 양극 아이오노머의 전기화학적 불안정성으로 인해 성능이 제한됩니다. 본 연구는 무기물 함유 분자 첨가제를 활용한 계면 공학을 통해 이 문제를 해결했습니다. 이 첨가제는 아이오노머와 함께 자가 조립됩니다. 이러한 계면 공학을 적용한 결과, 순수 물 공급 AEMWE는 2.0 A/cm² 및 70°C 조건에서 시간당 0.5 밀리볼트 미만의 낮은 열화 속도로 작동했습니다. 이는 기존 대비 20배 이상 향상된 내구성을 보여줍니다. 다양한 첨가제와 아이오노머 분석을 통해, 금속 옥소/하이드록소 올리고머와 아이오노머 간의 가교 결합이 안정화 메커니즘에 기여함을 확인했습니다. 작동 중 무기 첨가제는 농축되어 물 산화 촉매 근처에 계면을 형성합니다. 이 계면은 양극 아이오노머의 지속적인 열화를 막는 동시에 기계적 무결성과 수산화물 전도도를 유지하는 역할을 합니다. 이 첨가제 기반 계면 공학 전략은 지지 전해질 없이 작동하는 내구성 있는 AEMWE 개발의 길을 열었으며, 다양한 촉매 및 아이오노머 기반 전기화학 기술에 적용 가능합니다.