고성능 산소 발생용 Fe-CoS2-F 전극촉매의 합성 및 평가

초록

수소 에너지는 높은 에너지 밀도와 연소 시 오염물 배출이 없다는 장점으로 인해 화석연료를 대체할 차세대 에너지원으로 각광받고 있다. 고순도의 수소를 대량생산하기 위한 물 전기분해는 양극의 산소발생반응의 속도가 느리다는 한계점을 갖기 때문에 고성능의 산소발생반응용 촉매를 개발하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 코발트 글리세레이트를 자가 희생 템플릿으로 이용하여 속이 빈 구형의 코발트철 PBA를 형성하였다. 그리고 Sulfur와 함께 450℃, Ar 분위기에서 2시간 동안 열처리하여 Fe-CoS2를 합성한 후 NH4F와 함께 250℃, Ar 분위기에서 2시간 동안 열처리하여 Fe-CoS2-F를 합성하였다. SEM, TEM, XRD, XPS 등을 통하여 철과 플루오린이 듀얼 도핑된 속이 빈 구형의 CoS2가 성공적으로 합성된 것을 확인할 수 있었다. 또한 LSV, CV, EIS 등의 전기화학적 분석을 통하여 본 촉매의 우수한 활성을 확인하였으며 장시간 안정성 테스트를 통해 본 촉매가 100시간 이상 안정적으로 구동하는 것을 확인하였다.