With the depletion of fossil fuels, the development of renewable energy is becoming increasingly important. In the case of polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs), it is possible to obtain energy through electrochemical reaction. The energy efficiency of PEMFCs is very high, and there is low discharge of environmental pollutants. However, it is necessary to develop a catalyst for higher efficiency, and platinum catalysts are widely used because of their high reactivity to various electrochemical reactions. Platinum is undergoing much research to improve stability as well as activity in order to minimize its use due to high rarity and price. These include size control of platinum nanoparticles, shape control, core-shell structure, and nano-alloys. In the case of nano-alloys, the electronic and geometric structure of the platinum are changed by the alloying effect, and the catalyst characteristics can be greatly improved. In this thesis, we will focus on the study of the application of platinum nano-alloy catalysts as electrochemical catalysts by controlling the structure and improving the activity and stability.
화석 연료의 고갈로 인해 신재생에너지의 개발이 점점 더 중요해지고 있다. 고분자 전해질 연료전지의 경우 전기화학 반응을 통해 에너지를 얻을 수 있으며 에너지 효율이 매우 높고, 환경오염 물질의 배출이 거의 없다는 장점이 있다. 하지만 효율을 더 높이기 위한 촉매의 개발이 필요하며 백금 촉매의 경우 여러 전기화학 반응에 반응성이 매우 높기 때문에 널리 쓰인다. 백금은 높은 희귀성과 가격으로 인해 그 사용량을 최소화해야 한다. 백금의 활성뿐만 아니라 안정성을 향상시키기 위한 많은 연구들이 진행되고있다. 그 방법으로 백금 나노 입자의 크기 조절, 형상 제어, 코어-쉘 구조, 나노 합금 등이 있다. 그 중 나노 합금의 경우 합금 효과에 의해 백금의 전자 구조 및 기하 구조가 바뀌어 촉매 특성을 크게 향상시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다. 본 학위논문에서는 백금 나노 합금 촉매의 구조를 조절하여 활성 및 안정성을 향상시켜 전기화학 촉매로 적용시킨 연구를 다루고자 한다.
