Ni/Ni(OH)2 복합촉매를 이용한 수전해용 전극촉매 개발

초록

석유자원의 고갈과 환경오염의 문제로 대체 에너지 자원으로 수소에 대한 관심이 증가하고 있다. 수소 생산 방법에 있어, 전기 물 분해 시스템을 이용하여 고 순도의 수소를 저비용으로 생산하기 위해 전이금속 기반의 촉매 개발이 매우 활발하게 연구되고 있다. 최근 문헌에 따르면, 니켈을 기반으로 한 산소 및 수소발생 반응용 고성능 촉매가 많이 보고되고 있다. 본 연구에서는 환원제인 N2H4을 이용하여 Ni(OH)2을 Ni 금속으로 부분 환원시켜 Ni/Ni(OH)2 복합촉매을 합성하였다. 주사전자현미경을 통해 N2H4의 함량에 따른 표면 형상 변화를 분석하였으며 X선 회절 분석과 열 중량 분석을 통해 Ni 금속과 Ni(OH)2의 혼합물이 성공적으로 합성되었음을 확인하였다. 또한 선형주사전류법과 tafel 분석 등을 통해 산소 발생반응과 수소 발생반응의 활성 변화를 비교하여 최적의 N2H4 함량을 확인하였다. 실험 결과, Ni(OH)2과 Ni 금속의 시너지 효과로 인해 각각의 물질로 존재할 때보다 산소 생성반응과 수소 생성반응 모두 향상되었음을 확인하였다.