고성능 산소발생반응 용 P-NiCo2S4/NF 전극촉매의 합성 및 평가

초록

환경문제 및 에너지 고갈 문제에 직면하고 있는 현재, 대체 에너지원에 대한 관심이 세계적으로 증폭되고 있으며 높은 에너지 밀도의 수소가 미래의 에너지원으로써 주목받고 있다. 수소 생산을 위한 여러 가지 방법 중 수전해의 경우, 높은 순도의 수소를 생산할 수 있는 기술이므로 저비용, 고성능의 수전해 촉매 개발에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구는 수열합성법을 통해 Ni-Co carbonate hydroxdie를 니켈 폼 위에 직접적으로 성장시킨 후 P2S5와 함께 열처리하여 P가 도핑된 NiCo2S4를 합성하였다. 이는 P2S5를 구성하는 P와 S의 열분해 및 기화점이 다르기 때문에 S가 금속과 더 많이 반응하고 P가 일부 도핑된다. 260 ℃, Ar 분위기에서 2시간동안 열처리하였을 때 균일한 needle 형태가 잘 유지되는 것을 SEM, TEM, EDS를 통해 확인하였고, XRD, XPS를 통해 P가 성공적으로 도핑되었음을 알 수 있었다. 또한 LSV, Tafel, ECSA, CP 등을 이용하여 전기화학적 활성을 분석한 결과 50 mA/cm2의 전류밀도를 얻기 위해 필요한 과전압이 300 mV 정도로 매우 낮았으며 100시간 이상 활성이 유지되는 고성능, 고안정성 전극촉매임을 확인하였다.