Hydrogen energy has been widely mentioned as a solution to global energy problems. There are various ways to produce hydrogen. Polymer electrolyte membrane water electrolysis (PEMWE) is the most promising candidate among them because of its high efficiency and large scale production. However, due to high energy barrier for oxygen evolution reaction (OER) and the characteristic of PEMWE that is driven under acidic conditions, developing a new catalyst with high efficiency and durability is required. In this study, we developed antimony doped tin oxide nanowires supported iridium based electrochemical catalyst (Ir-ATO/NW) via sequential angle deposition and high temperature annealing. The fabrication process is much simpler than others because iridium and ATO support are simultaneously transferred to target substrate through solvent-assisted nanotransfer printing (S-nTP). Strong metal-support interaction (SMSI) between iridium nanoparticles and ATO nanowires plays an important role in improving both the mass activity and durability. As a result, the electrochemical catalyst that we fabricated exhibits 6.35 times higher mass activity and 3 times higher stability under acidic conditions compared to commercial iridium black.
수소 에너지는 전 세계적인 에너지 문제의 해결책으로 널리 언급되어 왔다. 친환경 에너지 원으로 불리는 수소를 생산하는 방법은 다양하지만, 그 중에서도 고분자 전해질 막 수전해조는 높은 효율과 대규모 생산이 가능하다는 점 때문에 수소 생산에 있어 가장 유망한 후보이다. 그러나 산소 발생 반응에 대한 에너지 장벽이 높고 산성 조건에서 구동되는 수전해조의 특성 때문에 높은 효율과 안정성을 갖는 새로운 촉매가 요구되고 있다. 본 연구에서는, 안티몬이 도핑된 산화 주석 나노선을 지지체로 사용한 이리듐 기반의 전기화학 촉매를 제안하는 바이다. 이 촉매는 연속적 각도 증착과 고온 열처리를 통해 제작되었다. 용매 보조 나노전사 프린팅 기법을 통해 이리듐과 지지체가 동시에 목표 기판에 전사되기 때문에 다른 방법에 비해 제작 과정이 간단하다. 이리듐과 지지체 사이에 강력한 상호작용은 이 촉매의 질량 활성과 안정성을 향상시키는데 큰 역할을 하는 것으로 생각된다. 실제로, 우리가 제작한 촉매는 상용화된 이리듐 촉매의 비해 산성 조건에서 약 6.35배 높은 질량 활성도와 3배 높은 안정성을 보임을 확인하였다. 결과적으로, 본 연구에서는 이리듐과 지지체 사이에 상호작용에 의해 질량 활성도와 안정성이 크게 향상된 새로운 디자인의 전기화학 촉매를 제작하였다.