Proton exchange membrane water electrolyzer (PEMWE) is the most effective way to convert and store renewable energy into hydrogen. The oxygen evolution reaction (OER) which occurs at the anode requires a highly active catalyst due to its sluggish kinetics. However, because high anodic voltage and strong acidic conditions are formed at the anode, most materials are unstable. Iridium oxide is known as the only active and durable catalyst for PEMWE OER. When mixture of iridium and secondary metal used as a catalyst, the iridium usage can be minimized and high activity can be expected due to surface amorphization. In this study, iridium-nickel oxide was synthesized through a simple molten salt method. When calcined at high temperature, a new phase of iridium oxide rather than rutile iridium oxide was synthesized, and it was confirmed that the new phase of iridium oxide had a high OER activity. The new phase of iridium-nickel oxide showed superior activity and durability compared to commercial iridium oxide in PEMWE unit cells.
양이온교환막 수전해는 신재생에너지를 수소로 전환 및 저장하는 가장 효과적인 방식이다. 산화극에서 일어나는 산소발생반응은 낮은 반응성으로 인해 고활성 촉매가 필수적이다. 하지만 산화극에는 높은 산화 전압과 강한 산성 조건이 형성되기 때문에 대부분의 물질이 불안정하고 이리듐 산화물이 거의 유일하게 활성 및 내구성을 가지는 촉매이다. 이리듐에 다른 금속 원소를 섞어 촉매로 사용할 경우, 이리듐의 사용량을 줄일 수 있으며 표면 비결정질화로 인한 활성 증가를 기대할 수 있다. 본 연구에서는 이리듐에 니켈을 첨가한 이리듐-니켈 산화물을 간단한 용융염 방식을 통해 합성했다. 고온에서 소성했을 때 루타일 이리듐 산화물이 아닌 새로운 상의 이리듐 산화물이 합성되었으며 새로운 상의 이리듐 산화물은 높은 산소발생반응 활성을 가지는 것이 확인되었다. 새로운 상의 이리듐-니켈 산화물은 양이온교환막 수전해 단위 전지에서도 상용 이리듐 산화물에 비해 뛰어난 활성과 내구성을 보였다.
