Low reactivity of oxygen reduction reaction (ORR) is one of the major issues to deteriorate the performance of fuel cells. Fe-based catalysts are used for ORR due to cost-effectiveness and excellent oxygen adsorption property, but the low number of active sites limits the catalytic activity. In this study, we introduced the novel strategy to increase the number of active sites through reducing Fe aggregation for improving the activity of ORR. The effect of an increase of active sites and a construction of rational catalytic structure on catalytic activity was investigated by physico-chemical characterization and electrochemical analysis. Finally, these catalysts were used in anion exchange fuel cells, demonstrating the feasibility in practical application.
연료 전지를 구동하는데 필수적인 산소 환원 반응의 낮은 반응성은 연료 전지 효율을 저하시키는 주요 문제 중 하나이다. 철 기반 촉매는 저렴하며 우수한 산소 흡착 특성을 가지고 있어 산소 환원 반응성을 개선시킬 수 있지만 활성점 수가 적어 촉매 성능에 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 철의 응집성을 감소시켜 원자 혹은 나노 단위의 활성점의 증가를 유도하여 산소 환원 반응 활성을 개선하였다. 물리화학적 특성 및 전기화학 분석을 통해 활성점 증가가 촉매 반응에 어떠한 영향을 끼치는지 고찰하였고, 이 촉매를 실제 연료 전지 시스템에 사용하여 응용 가능성을 평가하였다.
