In the past decade, extensive research has been conducted on anion exchange membrane fuel cells and water electrolyzers driven in alkaline environments, leveraging the advantage of designing them at a lower cost by using inexpensive metals for catalysts and stack hardware. The prevailing research trends have predominantly focused on the design of anion exchange membranes and ionomer binders with high ion conductivity and alkaline stability. As a result of these efforts, several materials have successfully reached the commercialization stage. However, the common challenge persists in the inadequate performance and durability of anion membrane fuel cells and water electrolyzers. In this thesis, the investigation identifies the root cause of performance and durability deficiencies originating from issues at the ionomer/catalyst interface and discusses strategies to address them. Finally, the significance and limitations of this research, along with directions for future research, are outlined.
지난 10년 동안, 염기 환경에서 구동되는 음이온 교환막 연료전지 및 수전해는 촉매와 스택의 하드웨어를 저렴한 금속으로 사용하여 낮은 가격으로 설계할 수 있는 이점으로 많은 연구가 수행되었습니다. 기존 연구 트렌드는 주로 이온전도도 및 염기 안정성이 높은 음이온 교환막 및 이오노머 바인더의 설계에 중점을 두어왔으며, 이런 노력으로 몇 가지 소재가 실제로 상용화 단계에 도달했습니다. 그러나 여전히 음이온 교환막 연료전지와 수전해의 성능과 내구성이 부족한 것이 일반적인 문제입니다. 본 학위 논문에서는 성능 및 내구성 부족의 원인이 이오노머/촉매 계면에서 비롯된 문제임을 발견하고, 이를 해결하기 위한 전략에 대해 다룹니다. 마지막으로, 본 연구들의 의의와 한계점, 그리고 미래 연구 방향에 대한 방향을 제시합니다.
