In the renewable energy society to come in the future, hydrogen is spotlighted as an energy source to replace fossil fuels. The proton exchange membrane fuel cell is a device that can produce electricity more efficiently and eco-friendly than conventional fossil fuels by using the chemical energy of hydrogen. However, the oxygen reduction reaction occurring at the cathode in the proton exchange membrane fuel cell requires an expensive Pt catalyst, and the activity and durability of the catalysts are still insufficient. In this thesis, alloying an expensive Pt catalyst with a transition metal reduces the price of the platinum catalyst, and improves the reactivity and durability of the catalyst by using a Pt layer deposition, Au atom doping, carbon shell encapsulating on the catalysts surface.
미래에 다가올 신재생에너지 사회에서 수소는 화석연료를 대체할 에너지원으로 각광 받고 있다. 양성자 교환막 연료전지는 수소의 화학적 에너지를 이용하여 기존의 화석연료 대비 효율이 높고 친환경적으로 전기를 생산해낼 수 있는 장치이다. 그러나, 양성자 교환막 연료전지 내에 환원극에서 일어나는 산소환원반응은 값 비싼 백금 촉매를 필요로 하고 있으며, 촉매의 반응성과 내구성이 아직은 미흡한 실정이다. 본 학위논문에서는 값 비싼 백금 촉매를 상대적으로 값이 저렴한 전이금속과 합금화하여 백금 촉매의 가격을 낮추고, 촉매 표면에 백금층 처리, 금 원자 도핑, 탄소 쉘 형성 등을 이용해 촉매의 반응성 및 내구성을 향상시켜 촉매의 이용률을 극대화한 연구 내용을 다루고자 한다.
