나노기술 및 정책 정보

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● 중국과학원 멍궈원 연구원, 한국 포항공과대학교 공동 연구팀은 전이 금속 베이스 촉매 디자인 합성 및 물에 대한 전기 분해를 통해 수소를 제조하는 이중 기능성 촉매 개발 

● 물에 대한 전체 전기 분해를 실행하는 과정에서 생성되는 수소발생반응(HER)과 산소발생반응(OER)은 전위가 크고 에너지 소모가 높아 효율적인 촉매가 필요

● 귀금속 백금(Pt)과 이리듐 루테늄(Ir/Ru) 산화물은 현재 성능이 제일 우수한 HER, OER 촉매에 속하지만, 원가가 높아 대규모 사용에 제한되며, 현재 주로 HER, OER에 대한 단일 기능을 보유한 촉매에 집중되어 있어, 실제 응용에서는 두 가지의 서로 다른 유형의 촉매를 설계해야하므로 물 전기 분해를 실행하는 설비의 복잡성을 증가시키고 있는 상황

● 연구팀은 탄소 섬유 전극-원위치 방식으로 단일 분산 및 전이 금속 인화물이 나노 결정에 균일하게 덮어질 수 있는 나노 시트 어레이를 제조하였는데 해당 나노 시트 어레이는 HER과 OER 이중 기능 촉매 성능을 보유하고 있어 효율적으로 물에 대한 전체 전기 분해를 통한 수소 제조 실현

● 해당 연구를 통해 제시한 촉매 제조 방법은 합성 공정이 간단하고 원가가 낮은 장점을 보유하고 있어 저렴하고 안정적으로 물에 대한 전기 분해를 실행할 수 있는 촉매 개발에 새로운 방향을 제시  

※ Chemical Engineering Journal 게재(2021.03.19.), “MOF-derived NiCoZnP nanoclusters anchored on hierarchical N-doped carbon nanosheets array as bifunctional electrocatalysts for overall water splitting”