Elektroliza vode na protonskoj membrani (PEMVE) je kritičan proces za proizvodnju vodonika. Međutim, ograničena sposobnost elektrona i protona da prodiru kroz membranu i neefikasan raspored transportne strukture u sloju katalizatora (CL) predstavljaju značajne prepreke za široko usvajanje PEMVE.
Grupa istraživača iz Kine razvila je hibridni proton-elektronski provodnik poznat kao jonomer PEDOT:F, koji je ugrađen u CL kao katalitičko vezivo. Ovaj razvoj, kako je objasnio stariji i ko-korespondent autor Haolin Tang, imao je za cilj postizanje uniformne anodne CL strukture i uspostavljanje efikasnog trofaznog interfejsa stvaranjem kanala dvostruke provodljivosti proton/elektron.
Istraživači su objavili svoje nalaze u časopisu Napredni materijali u prahu.
PEDOT:F, u kombinaciji sa perfluorisanom sulfonskom kiselinom (PFSA), pokazuje visok stepen rastezljivosti bočnog lanca, promovišući formiranje klastera hidrofilnih jona i olakšavajući adsorpciju vodenih reaktanata na površinu katalizatora.
U poređenju sa komercijalnom nafion perfluorosulfonskom kiselinom (PFSA), PEDOT:F jonomeri pokazuju superiorne performanse reakcije evolucije kiseonika (OER) kao veziva katalizatora. Prema Tangu, i eksperimentalni podaci i nalazi Funkcionalne teorije gustine (DFT) potvrđuju da upotreba PEDOT-a poboljšava katalitičku aktivnost povećanjem provodljivosti i smanjenjem energetske barijere.
Štaviše, poboljšana elektronska provodljivost PEDOT:F, u kombinaciji sa njegovim većim hidrofilnim klasterima jona, olakšava adsorpciju reaktantne vode na površini katalizatora, promovišući elektrohemijsku reakciju. Štaviše, elektroda koja sadrži PEDOT:F pokazala je izuzetan omski otpor u poređenju sa onom napravljenom sa Nafion-om, sa smanjenjem od 23,4% i 17,6% pri gustinama struje od 0,1 A·cm -2 i 1,5 A·cm -2, respektivno.
Tang je primetio da se poboljšane performanse mogu pripisati superiornoj provodljivosti i protona i elektrona u PEDOT:F, zajedno sa njegovom izvanrednom strukturnom stabilnošću. Ova karakteristika olakšava glatku migraciju čestica tokom elektrolitskog procesa, čime se poboljšavaju performanse PEMVE-a.
