Elektrolisis air membran pertukaran proton (PEMWE) telah muncul sebagai arah vital bagi pengembangan hidrogen hijau karena konsumsi energinya rendah, efisiensi tinggi, kemurnian hidrogen tinggi, dan respons cepat terhadap fluktuasi daya yang lebar, sehingga secara inheren kompatibel dengan sifat intermiten energi terbarukan. Namun, teknologi ini, khususnya anodenya, sangat bergantung pada logam mulia iridium (Ir) sebagai katalis, dengan penggunaan yang signifikan, yang telah menjadi salah satu hambatan utama yang menghambat aplikasi skala besarnya. Mengurangi muatan logam mulia secara membabi buta dapat dengan mudah menyebabkan penurunan tajam situs aktif, keruntuhan struktur lapisan katalis tipis, dan gangguan jalur konduksi elektron. Oleh karena itu, mencapai pengurangan signifikan dalam muatan katalis berbasis Ir (≤0,5 mgIr cm⁻²) merupakan tantangan besar untuk meningkatkan skala elektrolisis air PEM.
Untuk mengatasi tantangan ini, tim peneliti yang dipimpin oleh Peneliti Yang Hui dari Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences, bekerja sama dengan tim R&D Ningbo Zhongke Kechuang, telah membuat kemajuan signifikan. Dengan memperkenalkan secara seragam sejumlah kecil atom serium (Ce) ke dalam material pendukung Nb₂O₅ dan memuatkan permukaan dengan nanopartikel IrOx ultrahalus (<2 nm), tim berhasil membangun katalis berbasis Ir tersangga (IrOx@Ir/Ce-Nb₂O₅) dengan interaksi kuat antara logam oksida dan pendukung.
Dilaporkan bahwa mendoping material pendukung dengan atom Ce tidak hanya meningkatkan kemampuan transfer elektron antara pendukung dan pusat aktif tetapi juga melestarikan integritas kisi material aktif Ir/IrOx, secara efektif mencegah peluruhan aktivitas katalitik yang cepat. Uji kinerja menunjukkan bahwa katalis ini menunjukkan overpotensi reaksi evolusi oksida asam hanya 275 mV@10 mA cm⁻² dan menunjukkan aktivitas serta stabilitas yang sangat baik di bawah kondisi operasi elektroda membran aktual. Pengujian daya tahan jangka panjang saat ini sedang berlangsung pada muatan rendah (0,3 mgIr cm⁻²), meletakkan fondasi teknis penting untuk mengurangi biaya, meningkatkan efisiensi, dan memungkinkan aplikasi skala besar elektrolisis air PEM.
