| 초록 |
수소 발생 반응에서 Pt가 가장 우수한 촉매 활성을 나타내지만, 한정된 자원량과 높은 가격으로 상용화를 제한하고 있다. 이에 따라 수소발생 반응을 위한 비백금 물질에 대한 많은 연구가 진행되었고, 촉매 표면의 수소흡착에 대한 깁스 자유에너지(ΔGH)와의 상관관계를 통해 Ni, Co, Mo, W 가 후보물질로 떠올랐다. 그러나 비백금 단일 금속 촉매의 경우, 백금보다 10-2~10-3 배 교환 전류 밀도가 낮기 때문에 많은 연구들이 ΔGH와 밀접한 관계가 있는 전자 구조를 조절하여 활성을 향상시키기 위해 금속과의 합금 또는 비금속과의 화합물 개발에 중점을 두었다. 보고된 물질 중 NiMo와 NiW는 Pt 에 필적하는 −10 mA cm-2에서 22~60 mV의 낮은 과전위로 뛰어난 성능을 나타냈지만, 열악한 내구성이 여전히 문제로 남아 있다. 따라서 높은 활성과 우수한 내구성을 지닌 비백금계 촉매개발은 여전히 중요하다. 본 연구에서는 소량의 귀금속이 도핑된 Ni 기반 촉매를 전기도금으로 제조하였다. 수소 발생 반응에 대한 활성을 평가한 결과 -10 mA cm-2에서 약 50 mV의 과전위로 우수한 HER 활성과 안정성을 확인하며, 기존 백금 촉매의 대안으로 적용될 수 있음을 확인하였다. 또한 양성자 교환막 수전해를 위한 단위전지 시스템 평가 결과, 2 Vcell에서 3.5 A cm-2의 우수한 성능을 확인하였다. |
