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Ca4IrO6와 Sr4IrO6 산소발생반응 촉매의 이온 치환을 통한 안정성 향상 = Stability enhancement by ion exchange in Ca4IrO6 and Sr4IrO6 during oxygen evolution reaction
서명 / 저자 Ca4IrO6와 Sr4IrO6 산소발생반응 촉매의 이온 치환을 통한 안정성 향상 = Stability enhancement by ion exchange in Ca4IrO6 and Sr4IrO6 during oxygen evolution reaction / 황태훈.
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2021].
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8038174

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학술문화관(도서관)2층 패컬티라운지(학위논문)

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초록정보

Due to the depletion of fossil fuels and the environmental problems caused by existing fuel systems, the use of new energy sources has become essential. Accordingly, various types of energy conversion and storage devices that can replace conventional methods such as water electrolyzers and fuel cells are being developed. However, in these devices, the oxygen evolution reaction is the bottleneck in common. To solve this bottleneck, various oxygen evolution catalysts are being studied. In particular, iridium-based composite oxide in the form of A$_x$Ir$_y$O$_z$ (A = alkaline earth metal ion) is attracting attention because it shows high activity while reducing the content of iridium, a noble metal. However, in these catalysts, the ions present in the A-site dissolve during the oxygen evolution reaction, and especially, the material with a weak crystalline structure has a problem of stability. In this study, an electrolyte containing alkaline earth metal was used as a method to solve this stability issue. Among the iridium complex oxides of A$_x$Ir$_y$O$_z$, the experiment was conducted using Ca$_4$IrO$_6$ and Sr$_4$IrO$_6$, which have the lowest iridium content and outstanding stability problems, and achieved excellent stability improvement. This is because, when an electrolyte containing alkaline earth metal ions is used, excellent stability has been improved by substituting for ions present in the existing A-site, and this phenomenon can be understood through direct observation through various electrochemical experiments and STEM/EDS.

화석 연료의 고갈과 기존 연료 체계가 야기하는 여러 환경 문제로 인해 새로운 에너지원의 사용은 필수적이게 되었다. 그에 따라 수전해조, 연료전지 등과 같이 기존의 방식을 대체할 수 있는 여러 종류의 에너지 변환 및 저장장치들이 개발되고 있다. 하지만 이런 장치들은 공통적으로 산소발생반응이 병목으로 작용하고 있다. 해당 병목 현상을 해결하기 위해 다양한 산소발생반응 촉매들이 연구되고 있으며, 특히 A$_x$Ir$_y$O$_z$(A = 알칼리 토금속 이온) 형태의 이리듐 기반 복합 산화물이 귀금속인 이리듐의 함량은 줄이면서도 높은 활성도를 보여 주목받고 있다. 그러나 이러한 촉매들은 A-site에 존재하는 이온이 산소발생반응 진행 중 용해가 발생하고 특히 결합력이 약한 결정구조의 물질은 안정성의 문제가 두드러진다. 본 연구에서는 약한 결정구조를 가진 물질의 안정성 문제를 해결하기 위한 방안으로 알칼리 토금속이 포함된 전해질을 이용하였다. A$_x$Ir$_y$O$_z$의 이리듐 복합 산화물 중 이리듐의 함량이 가장 낮으면서도 안정성의 문제가 두드러지는 Ca$_4$IrO$_6$와 Sr$_4$IrO$_6$를 이용하여 실험을 진행하였고 월등한 안정성의 향상을 이루었다. 이는 알칼리 토금속 이온이 존재하는 전해질을 이용할 경우 기존 A-site에 존재하는 이온과 전해질의 이온이 치환을 이루며 월등한 안정성의 향상을 이루었기 때문이며 여러 전기화학 실험과 STEM/EDS를 통한 직접 관찰을 통해 해당 현상을 이해하고자 했다.

서지기타정보

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청구기호 {MMS 21052
형태사항 iv, 56 p. : 삽화 ; 30 cm
언어 한국어
일반주기 저자명의 영문표기 : Taehun Hwang
지도교수의 한글표기 : 정성윤
지도교수의 영문표기 : Sung-Yoon Chung
부록 수록
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과,
서지주기 참고문헌 : p. 52-55
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