प्रोटॉन एक्सचेंज मेम्ब्रेन (पीईएम)जल इलेक्ट्रोलिसिस प्रौद्योगिकी को परिवर्तनशील अक्षय ऊर्जा स्रोतों के साथ सीधे जोड़ा जा सकता हैहाइड्रोजन उत्पादनयह दृष्टिकोण न केवल ग्रिड सुरक्षा सुनिश्चित करता है बल्कि अक्षय संसाधनों के पुनर्वितरण को भी सक्षम बनाता है, जिससे यह कार्बन तटस्थता प्राप्त करने के लिए एक महत्वपूर्ण तकनीकी आधार बन जाता है। हालाँकि, अम्लीय वातावरण के कारणपीईएम जल इलेक्ट्रोलिसिस, प्रौद्योगिकी वर्तमान में इरिडियम पर बहुत अधिक निर्भर करती है, जो एक कीमती धातु है जो अम्लीय परिस्थितियों में स्थिर रहती है, एनोड उत्प्रेरक के रूप में। इरिडियम पृथ्वी पर सबसे दुर्लभ संसाधनों में से एक है, जिसका वार्षिक उत्पादन केवल 6-8 टन है, और इसकी कमी पीईएम-आधारित हाइड्रोजन उत्पादन को बढ़ाने के लिए एक महत्वपूर्ण चुनौती है।
इसके जवाब में, रयुहेई नाकामुरा के नेतृत्व में अनुसंधान दल ने मैंगनीज (एम.एन.) और इरीडियम (आईआर) के बीच विशेष आत्मीयता की खोज की और उसका उपयोग किया, जिससे एक अत्यधिक स्थिर, परमाण्विक रूप से फैला हुआ हेक्सावलेंट इरीडियम उत्प्रेरक (इरवीआई-एडीओ) विकसित हुआ। यह नया उत्प्रेरक उच्च सक्रियता और स्थिरता बनाए रखता है जबकि इरीडियम लोडिंग को 0.1 एमजी/सेमी² से नीचे घटा देता है, जो पीईएम जल इलेक्ट्रोलिसिस (2-4 एमजी/सेमी²) में मौजूदा इरीडियम लोडिंग से 95% से भी कम है। आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले आईआर⁴⁺ उत्प्रेरकों की तुलना में, इस नए उत्प्रेरक की संयोजकता अवस्था (आईआर⁶⁺) अधिक है और यह γ-एमएनओ₂ की सतह पर परमाण्विक रूप से फैला हुआ है। आईआर⁶⁺ अवस्था इरीडियम की आंतरिक सक्रियता और स्थिरता को बढ़ाती है टीम ने आईआर उत्प्रेरक के संश्लेषण, संरचनात्मक विशेषताओं और पीईएम जल इलेक्ट्रोलिसिस प्रदर्शन का व्यापक विश्लेषण किया, जिससे एम.एन. और आईआर के बीच की अंतःक्रिया स्पष्ट हुई और पीईएम इलेक्ट्रोलाइजर में 0.1 एमजी/सेमी² से कम इरीडियम लोडिंग के साथ उत्प्रेरक के बेहतर प्रदर्शन का प्रदर्शन हुआ।
शोध के निष्कर्ष 2014 में प्रकाशित हुए।विज्ञानशीर्षक के अंतर्गत "ऑक्सीजन विकास उत्प्रेरक के लिए एमएनओ₂ कटौती से परमाणु रूप से फैला हुआ हेक्सावलेंट इरिडियम ऑक्साइड.ध्द्ध्ह्ह संबंधित लेखक ऐलोंग ली और रयुहेई नाकामुरा हैं, जबकि ऐलोंग ली और शुआंग कोंग पहले लेखक हैं।
