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(A) study on oxide-based supports for enhancing activity and stability of electrochemical catalyst in PEMWE = 고분자 전해질 막 수전해용 촉매의 성능 및 내구성 향상을 위한 산화물 기반 담지체 개발 연구
서명 / 저자 (A) study on oxide-based supports for enhancing activity and stability of electrochemical catalyst in PEMWE = 고분자 전해질 막 수전해용 촉매의 성능 및 내구성 향상을 위한 산화물 기반 담지체 개발 연구 / Eom-Ji Kim.
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2021].
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Polymer electrolyte membrane water electrolysis(PEMWE) is a promising technology to solve the energy intermittency of renewable energy sources due to its fast response and wide load range. However, high prices of iridium(Ir) catalyst which is used for anode catalyst toward oxygen evolution reaction (OER), hampers commercialization of PEMWE. Therefore, catalyst development is required to reduce the use of Ir without degradation of cell performance. The introduction of support can effectively reduce the use of Ir by increasing its utilization efficiency. Oxide support is a highly corrosion-resistant material suitable for use in the anode, but it interferes with the transfer of electrons during the OER due to low electrical conductivity, thus degrading the performance of catalysts. In this paper, two strategies to increase the conductivity of oxide-based support were proposed : (1) stable dopant and (2) introduction of a conductive carbon nanotube. To demonstrate the utility of prepared support, the electrochemical performance of the supported-catalyst was verified. Furthermore, the analysis of the physical and chemical structure of the support and catalyst was conducted, and then the factors affecting the performance improvement of the catalyst, thereby improving the performance and durability of the supported catalyst.

고분자전해질막 수전해는 넓은 부하 범위와 빠른 응답특성을 갖기 때문에 신재생에너지의 연계성이 높아 신재생에너지의 에너지 공급의 불안정성을 해결하기에 적합한 기술이다. 그러나 고분자전해질막 수전해 기술의 경우 산소극에 사용되는 이리듐 촉매로 인한 가격의 증가가 상용화의 걸림돌이 되고있다. 따라서 이리듐 사용량을 성능의 저하없이 줄이기 위한 연구가 필요하다. 담지체를 도입하면 이리듐의 이용효율을 높여 사용량을 효과적으로 감소시킬수 있다. 산화물 담지체는 높은 내식성으로 산소극에 사용되기 적합한 물질이지만 낮은 전기전도도로 인하여 산소발생반응 중에 일어나는 전자의 이동을 방해하여 촉매의 성능을 저하시킨다. 따라서 해당 논문에서는 산화물 기반담지체의 전도도를 높이기 위하여 안정한 도펀트를 도입하고, 전도성을 갖는 탄소나노튜브를 도입한 담지체를 제시하였다. 제시한 담지체에 이리듐을 담지하여 담지촉매의 전기화학 성능을 확인하였다. 나아가 담지체와 촉매의 물리적, 화학적 구조 분석을 통하여 촉매의 성능 향상에 영향을 끼치는 인자를 도출하고 이를 통해 담지 촉매의 성능 및 내구성을 향상 시켰다.

서지기타정보

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청구기호 {DMS 21024
형태사항 viii, 112 p. : 삽화 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 김엄지
지도교수의 영문표기 : EunAe Cho
지도교수의 한글표기 : 조은애
수록잡지명 : "Stabilizing role of Mo in TiO2-MoOx supported Ir catalyst toward oxygen evolution reaction". Applied Catalysis B: Environmental, 280, 119433(2021)
Including Appendix
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과,
서지주기 References : p. 102-112
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