친환경 MoS2/Graphene 기반 나노촉매 개발 및 수소생산 특성 평가

초록

현재 에너지 공급의 85% 이상을 화석연료가 차지하고 있으며 증가하는 에너지 소비량을 충당할 수 없으므로, 새로운 대체 에너지원 개발이 시급하다. 그리하여, 수송과 저장이 용이하며 단위 질량당 높은 에너지 저장성을 가지고 있으며 연소 시 이산화탄소 배출이 없는 수소 에너지가 주목받고 있다. 수전해를 통하여 생산되는 수소에너지는 다른 연료에 비해 최고의 에너지 밀도를 갖기 때문에 전기화학반응에 따른 수소생산이 큰 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 Thermal CVD를 이용한 2차원 촉매 MoS2/Graphene/SUS substrate 3개층의 수소발생용 전극 합성 개발 및 전기화학적 평가를 진행하였다. 내식성을 향상시키기 위하여 대기압 화학 기상 증착(APCVD)을 통해 SUS(SS 304) 기판 위에 직접 여러 층의 그래핀을 안정적으로 성장시켜 전극 표면의 물리적/화학적 운전 안정성을 향상시켰다. 또한 합성된 이 Graphene/SUS전극 위에 CVD기반 범용원소 금속화합물 기반 2차원 나노촉매인 MoS2를 증착하여 더욱더 개선된 전기 저항성 저감 및 코팅 안정성을 확보하였다. 합성한 이 전극을 SEM, XRD, Raman spectroscopy등을 이용하여 물리적 특성을 확인하였다. 이후 합성된 전극을 이용한 수전해 실험을 진행하며, 전기화학적 분석을 통하여 전류밀도, 저항, 전기 화학적 활성 표면적 그리고 촉매의 부식정도를 확인하였다.