• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.26 no.4
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• pp.64-70
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• 2023

Global warming is getting worse since a dramatic increase in greenhouse gas emissions recently. As a result, the necessity and implementation of carbon neutrality is required more urgently. To do this, among various new and renewable energies, attention in hydrogen arises. Hydrogen as a carbon-free power source is an abundant resource on Earth and is eco-friendly. Eventually, perfectly eco-friendly hydrogen can be obtained through electrolysis of water. However, the catalyst used in the oxygen evolution reaction is rare and expensive, and has a durability issue. Consequently, the development of a non-precious metal catalyst is necessary. In this review paper, we summarize and introduce Co- and Mo- based catalysts among recently announced oxygen evolution catalysts. This will help understand the design of catalyst to increase the activity and durability of non-precious metal catalysts.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.190.2-190.2
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• 2016

청정에너지 개발은 화석연료를 대체하기 위하여 꾸준한 관심을 받고 있다. 많은 대체에너지중 수소는 그 반응물이 순수한 물로써 환경오염이 없다. 기존의 수소를 얻어내는 방법은 메탄을 고온 고압에서 수증기와 반응시켜 얻는데 이 때 이산화탄소가 생성이 된다. 전기화학적 물분해 방법은 물을 수소와 산소로 선택적으로 분해시킬 수 있는 방법이다. $TiO_2$는 전기적으로 합성할 때 표면의 구조제어가 쉽고 열역학적, 화학적 안정성이 높아 자체의 높은 밴드갭(3.0~3.2 eV)에도 불구하고 산업적으로 염소분해 전극으로써 사용되고 있으며 최근에는 물분해 전극으로도 적용하는 연구가 진행되고 있다. 전기화학적 물분해 반응을 위해서는 높은 과전압이 요구되므로 산업적으로 이용하기 위해 전도성을 향상시키기 위한 연구가 필요하다. 낮은 전압에서도 물을 분해할 수 있는 촉매제의 도핑이 연구되고 있으나 대부분 촉매로 사용되는 금속은 루테늄과 이리듐 등의 귀금속이다. 본 연구에서는 저가촉매로써 몰리브덴을 도핑한 후 농도별 성능을 비교하였다. 전극의 성능비교를 위해 각 촉매의 농도별로 다른 전해질 농도조건에서 성능비교실험을 진행하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.11a
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• pp.235-236
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• 2015

$TiO_2$는 표면적이 넓고 안정성이 높아 자체의 높은 밴드갭(3.0~3.2 eV)에도 불구하고 산업적으로 염소분해 전극으로써 사용되며, 최근 물분해 전극 적용 연구가 진행되고 있다. 전기화학적 물분해 반응을 위해서는 높은 과전압이 요구되므로 산업적으로 이용하기 위해 전도성을 향상시키기 위한 연구가 필요하다. 이러한 문제를 해결하기 위해 촉매제의 도핑이 연구되고 있으며 본 연구에서는 표면에 촉매를 도핑시키기 위한 두가지 방법을 연구하였다. 일반적으로 촉매로 사용되는 금속은 루테늄과 이리듐 등의 귀금속이며 촉매가 균일하게 도핑이 될수록 성능은 향상된다. 본 연구에서는 루테늄을 촉매로 선택하였으며 서로 다른 도핑 방법과 용매 하에서 물분해 실험을 진행하여 두 가지 방법의 물분해 효율을 비교하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.11a
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• pp.463-466
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• 2006

직접 알콜 연료전지는 액체인 알콜을 직접 연료전지에 공급하여 연소시킴으로써 높은 효율을 갖는 휴대용전원으로 주목받는 장치이다. 직접 알콜 연료전지에 담지체로 사용되는 탄소 소재는 넓은 표면적과 우수한 전기전도도를 가지고 있다는 장점 있으나 금속 촉매와의 상호작용이 약하여 촉매 활성에 영향을 주지 못한다. 산화물을 담지체로 사용할 경우 이러한 금속-담지체 간의 상호작용으로 인한 촉매활성 증가 및 입자성장 억제의 효과를 기대할 수 있다. 본 연구에서는, 안티몬 도핑된 주석산화물 (Sb-doped SnO2 : ATO nanoparticle)을 직접 메탄올 연료전지용 담지체어 적용하였으며 합성 과정은 다음과 같다. SnC14 5H2O SbC13, NaOH, HCl 수용액 혼합물을 삼구 플라스크에 넣고 $100^{\circ}C$ 온도에서 환류(reflux) 시킨 후 세척 및 건조하여 Air 분위기에서 열처리하였다. 합성된 산화물 수용액에 폴리올 방법으로 합성된 백금 콜로이드를 담지하였으며, 세척과 건조를 통하여 산화물에 담지된 백금 촉매를 촉매를 합성하였다. 촉매의 구조분석을 위해 XRD, TEM을 사용하였으며, 전극촉매로서의 활성을 평가하기 위해 cyclic voltammetry을 평가하였다. 본 연구에서는 백금의 담지량에 따른 Costripping voltammetry특성과 메탄올 및 에탄올 산화 반응 특성에 대하여, 탄소를 담지체로 사용한 Pt/C 촉매와 비교 평가하였다. 알콜 산화반응 평가결과, 주석산화물에 담지한 촉매가 탄소를 담지체로 사용한 촉매보다 우수한 활성을 나타내었으며 활성증가는 메탄올에 비해 에탄올 산화 반응의 경우 크게 증가하였다. 막과 비교해 보았다. $ZrO_2$ 입자는 전도성이며 동시에 친수성을 나타내기 때문에 상용 막에 비하여 함수율 및 수소이온 전도도가 우수하게 나타났다. 복합막의 이러한 물성은 $100^{\circ}C$이상의 고온에서 전해질 막 내의 물 관리를 용이하게 한다. 단위 전지 운전 온도 $130^{\circ}C$, 상대습도 37%의 운전 조건에서도 상당히 우수한 전지 성능을 보임에 따라 고온/저가습 조건에서 상용 Nafion 112 막보다 우수한 막 특성을 나타냄을 확인하였다.소/배후방사능비는 각각 $2.18{\pm}0.03,\;2.56{\pm}0.11,\;3.08{\pm}0.18,\;3.77{\pm}0.17,\;4.70{\pm}0.45$ 그리고 $5.59{\pm}0.40$이었고, $^{67}Ga$-citrate의 경우 2시간, 24시간, 48시간에 $3.06{\pm}0.84,\;4.12{\pm}0.54\;4.55{\pm}0.74 $이었다. 결론 : Transferrin에 $^{99m}Tc$을 이용한 방사성표지가 성공적으로 이루어졌고, $^{99m}Tc$-transferrin의 표지효율은 8시간까지 95% 이상의 안정된 방사성표지효율을 보였다. $^{99m}Tc$-transferrin을 이용한 감염영상을 성공적으로 얻을 수 있었으며, $^{67}Ga$-citrate 영상과 비교하여 더 빠른 시간 안에 우수한 영상을 얻을 수 있었다. 그러므로 $^{99m}Tc$<

• Journal of the Mineralogical Society of Korea
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• v.18 no.1
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• pp.1-9
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• 2005

The electrocatalytic reduction of O₂ was investigated with methyl viologen and methylene blue incorporated clay-modified electrodes. Clay suspensions were prepared with Na-montmorillonite, Ca-montmorillonite, and kaolinite. The methyl viologen-clay modified electrodes were made by coating clay suspensions adsorbing methyl viologen on a glassy carbon electrode. Cyclic voltammetry were performed in aqueous media to investigate the electrocatalytic property of the modified electrode in reducing O₂. A Na-montmorillonite modified electrode showed the greatest adsorption capacity for methyl viologen. The modified electrode made of Na-montmorillonite suspension of 0.87 g/10 mL and a 2.5 mM of methyl viologen solution showed the most effective electrocatalytic property, where the catalytic reduction potential was shifted by 242.6 mV toward the positive potential. The electrocatalytic ability was more significant in acidic (pH=3.7) and alkaline (pH=12.7) media than the neutral pH range (6.3∼8.3). The methyl viologen-Na-montmorillonite modified electrode had the good reproducibility and maintain the electrocatalytic property over 20 times reuse.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.61 no.3
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• pp.341-347
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• 2023

In PEMFC, PtCo/C alloy catalysts are widely used because of good performance and durability. However, few studies have been reported on the durability of carbon supports of PtCo/C evaluated at high voltages (1.0~1.5 V). In this study, the durability of PtCo/C catalysts and Pt/C catalysts were compared after applying the accelerated degradation protocol of catalyst support. After repeating the 1.0↔1.5V voltage change cycles, the mass activity, electrochemical surface area (ECSA), electric double layer capacitance (DLC), Pt dissolution and the particle growth were analyzed. After 2,000 cycles of voltage change, the current density per catalyst mass at 0.9V decreased by more than 1.5 times compared to the Pt/C catalyst. This result was because the degradation rate of the carbon support of the PtCo/C catalyst was higher than that of the Pt/C catalyst. The Pt/C catalyst showed more than 1.5 times higher ECSA reduction than the PtCo/C catalyst, but the corrosion of the carbon support of the Pt/C catalyst was small, resulting in a small decrease in I-V performance. In order to improve the high voltage durability of the PtCo/C catalyst, it was shown that improving the durability of the carbon support is essential.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.216-219
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• 2007

Pulse current 전기 도금법을 사용해 균일하고 넓은 표면적을 갖는 Pt 나노구조가 제조되었다. 도금된 Pt 나노구조의 형태와 크기 분석을 위해 SFM과 TEM이 사용되었으며, 결정성 분석에는 XRD가 사용되었다. 고분자 첨가제를 첨가하여 도금되는 Pt의 크기를 제어할 수 있었는데, 순수한 Pt에 비해 첨가제의 영향으로 크기가 제어된 나노구조의 Pt들의 평균크기는 각각 3.4 nm와 2.9 nm로 순수한 Pt 360 nm의 것에 비해 훨씬 작아진 결과를 나타낼 뿐 아니라 크기가 제어된 나노구조 Pt는 메탄올 전기 산화반응에서도 순수한 Pt보다 뛰어난 촉매활성을 가짐을 보여주었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.1548-1549
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• 2007

이 실험은 간단한 가열로(heating furnace)를 이용 thermal CVD(chemical Chemical Depositin) 방법을 사용하여, 촉매를 사용하지 않고 실리콘 나노와이어(Si nanowire)를 합성하는 방법에 대해서 연구한 것이다. 굴곡도(roughness)가 큰 알루미나(($Al_{2}O_{3}$) 기판을 사용하여 금(Au)과 같은 촉매를 사용하지 않고 실리콘 나노와이어를 성장시켜 대략 20nm 전후의 지름을 가진 실리콘 나노와이어를 성장시킬 수 있었다. 이 방법은 금을 촉매로 이용하는 방법에 비하여 기판위에 증착되어 성장된 실리콘 나노와이어가 직전성을 가지지 못하고 꼬여있어서 나노와 이어의 분산 과저에서 어려움이 존재하지만 촉매를 사용하지 않기 때문에 성장된 나노와이어에서 촉매를 제거해야하는 어려움을 생략할 수 있고, 기판 위에 촉매를 seeding 하는 작업을 거치지 않고도 20nm 정도의 실리콘 나노와이어를 성장시킬 수 있는 간단한 방법이다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.12 no.1
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• pp.11-25
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• 2009

Fuel cells are expected to be one of the major clean new energy sources in the near future. However, the slow kinetics of electrocatalytic hydrogen oxidation reaction (HOR) and oxygen reduction reaction (ORR), and the high loading of Pt for the anode and cathode material are the urgent issues to be addressed since they determine the efficiency and the cost of this energy source. In this review paper, a new approach was developed for designing electrocatalysts for the HOR and ORR in fuel cells. It was found that the electronic properties of Pt could be fine-tuned by the electronic and geometric effects introduced by the substrate alloy metal and the lateral effects of the neighboring metal atoms. The role of substrate was found reflected in a volcano plot for the HOR and ORR as a function of their calculated d-band centers. This paper demonstrated a viable way to designing the electrocatalysts which could successfully alleviate two issue facing the commercializing of the fuel cell-the cost of electrocatalysts and their efficiency.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.17 no.3
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• pp.201-208
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• 2014

A Pt catalyst ($Pt/G_xC_y$) supported on the hybrid supporting materials composed of graphene oxide (GO) and carbon black (C) was fabricated using polyol method to improve the durability of electrocatalysts. The electrochemical performances measured by cyclic voltammograms using three-electrode system revealed that the properly designed $Pt/G_xC_y$ catalyst exhibited higher durability than that of Pt/C catalyst without sacrificing an electrocatalytic acivity. In the oxygen reduction reaction (ORR) performed in acid solution with the rotating disk electrode, the $Pt/G_xC_y$ catalyst showed greater mass and area-specific activity than those of Pt/C catalyst.