- Improved Chloride Tolerance of Pt Surface by Ionomer Layer Structure Engineering

- Jongmin Lee, Jongsu Noh, Vy Thuy Nguyen, Chi-Yeong Ahn*, Hyeyoung Shin*, and Dong Young Chung*

- ChemSusChem, 2025, 00, e202402763 (IF: 7.5)

- https://doi.org/10.1002/cssc.202402763

 양성자 교환막 연료전지(PEMFC)에서 백금 촉매는 산소 환원 반응(ORR)에 우수한 성능을 보이지만, 염화 이온 불순물 피독으로 인해 성능이 크게 저하되는 문제가 있습니다. 기존 연구들은 ORR 진행 전 시스템 내 불순물을 미리 제거하거나, 백금과 다른 원소의 합금을 통한 염화 이온 피독 저항성 향상에 중점을 두었지만, 촉매와 전해질 사이의 이오노머 구조를 변경하여 피독을 막는 방법에 대해서는 지금까지 충분히 탐구되지 않았습니다. 이에 연구팀은 기존 Nafion 이오노머에 음이온 교환 기능을 가진 Sustainion 이오노머를 결합한 복합 구조를 개발했습니다. 이 복합 이오노머는 Sustainion의 양전하 반응기가 염화 이온을 효과적으로 포획하여 백금 표면으로의 접근을 차단하고 기존 대비 염화 이온 피독을 60.4% 감소시켜 촉매의 활성과 내구성을 크게 향상시킵니다. 또한 실험과 이론 시뮬레이션 결과를 통해 Sustainion이 Nafion에 비해 훨씬 강력한 결합력으로 염화 이온을 포획하여 백금 촉매 입자를 보호하는 것을 확인하였습니다. 이 연구는 이오노머 구조 변경을 통해 전기화학 시스템에서의 불순물 피독 문제를 해결하는 새로운 실용적 접근법을 제시하였습니다.