전이 금속 황화물의 수소발생반응에서 전기 화학적 촉매로서의 성능 평가 (Comparative Analysis of Hydrogen Evolution Reaction (HER) by Metal Catalyst)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 26권 / 1호 / 797 ~ 802페이지
· 저자명 : 임용담

초록

물의 전기분해를 통해 순수한 수소 연료를 만드는 수소발생반응(HER)의 촉매로써 많은 물질들이 연구되어 왔지만, 아직까지 대부분의 물질은 높은 에너지 효율과 안정성을 갖는 Au, Pt와 같은 귀금속에 비해 성능이 뒤처져 있는것이 현실이다. 본 연구에서는, 귀금속을 대체할 수 있는 금속으로 경제적이고 지구상에 풍부하게 존재하는 전이금속의황화물을 제안한다. 이에 대표적으로 해당하는 Fe, Co, Ni, Cu의 황화 처리를 통해 전기 화학 촉매 성능의 한계를 극복하고자 한다. 간단한 수열합성법을 통해 각 전이 금속의 황화물을 만들고, LSV(Linear Sweep Voltammetry) 전기화학분석 방식을 이용하여 이들의 전기화학 촉매로서의 성능을 평가하며 그 주기적 성질에 따른 성능의 경향성을 알아보았다. Tapel plot 결과 니켈이 다른 금속보다 수소 생산에 더욱 성능이 좋은 경향을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 그러나반응 중의 금속의 산화를 고려한다면 순수한 금속의 형태는 전극 촉매로 고려하기엔 어려움이 있다. 기존의 귀금속 기반촉매보다 좋은 성능과 안정성을 가지는 촉매 개발 방법에 대해 추후 고려해야 한다.

영어초록

Although various materials, including transition metals, metal oxides, and carbides, have been studied extensively as catalysts for the hydrogen evolution reaction (HER) through water electrolysis, most of these materials show significantly lower performance than precious metals, such as Au and Pt, which have superior energy efficiency and chemical stability. This paper proposes transition metal sulfides that can replace precious metals with economical and abundant metals. The limitations of the electrochemical catalyst performance were overcome through the sulfide treatment of Fe, Co, Ni, and Cu. The sulfide of each transition metal was made through a simple hydrothermal synthesis method, and the performance as an electrochemical catalyst was evaluated using line sweep voltammetry (LSV). The Tafel plots confirmed that nickel tends to show superior performance in hydrogen production to other metals. On the other hand, it is difficult to consider the pure metal as an electrode catalyst owing to metal oxidation during the reaction. A method of developing a catalyst with better performance and stability than conventional precious metal-based catalysts should be considered.

참고자료

· 없음