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친환경 에너지의 미래, 비용 절감과 효율성을 동시에 잡는 '금속-포스페이트 증착 나노시트 전기화학 촉매

요약 이 발명은 금속-포스페이트가 증착된 나노시트를 이용한 촉매와 수전해 전지에 관한 것입니다. 이 촉매는 기존의 비싼 백금 촉매 대신 사용될 수 있으며, 수소와 산소의 발생을 효과적으로 촉진합니다. 이 촉매의 도입은 온실가스를 줄이는 데 중요한 역할을 할 수 있을 뿐만 아니라, 수소 에너지의 대량 생산을 가능하게 하여 에너지 문제 해결에 기여할 것입니다.

1. 기본 정보

기술명: 금속-포스페이트가 증착된 나노시트를 포함하는 이중 기능성 전기화학 촉매 및 이를 이용한 수전해 전지
대표발명자: 화학과 김규원 교수
출원번호: 10-2023-0019396

2. 발명의 개요

이 발명은 금속-포스페이트가 증착된 나노시트를 포함하는 이중 기능성 전기화학 촉매와 이를 이용한 수전해 전지에 관한 것입니다. 최적화된 Ni 도핑 CoMoPi 3중 금속 전극 촉매로, 이 촉매는 수소 발생과 산소 발생 반응을 효과적으로 이끌어내, 1.0M KOH 전해질에서 벤치마크 전류 밀도 10mA/cm^2에 도달합니다. 2전극 전체 물분해 시스템에 사용될 경우, 이 촉매는 기존의 Pt/C||RuO2 커플보다 낮은 전압으로 동일한 전류 밀도를 도달하게 하며, 거의 100%의 패러데이 효율로 높은 전류 밀도에서 100시간 이상의 우수한 장기 안정성을 보입니다. 이로써, 비용이 높은 플래티넘 기반 촉매를 대체하고, 수소에너지의 효율적인 활용을 가능하게 합니다.

3. 발명의 필요성

온실가스 배출량 증가와 그로 인한 지구 온난화 문제가 심각해지면서, 친환경적인 에너지원인 수소 에너지의 중요성이 부각되고 있습니다. 그러나 현재 수소생산의 주요 방법 중 하나인 PEM 수전해 기술은 비싼 백금 촉매를 사용하므로 초기 비용이 매우 높아, 보다 경제적인 촉매가 필요한 상황입니다.

4. 실험 및 구현

본 발명에서는 Ni 도핑 CoMoPi 3중 금속 전극 촉매를 개발하였습니다. 이 촉매는 1.0M KOH 전해질에서 벤치마크 전류 밀도 10mA/cm^2에 도달하며, 2전극 전체 물분해 시스템에 사용하였을 때, 기존 Pt/C||RuO2 커플보다 낮은 전압으로 동일한 전류 밀도를 도달하였습니다. 또한 100시간 이상의 장기 안정성을 보여주었습니다.

5. 발명의 활용 방안

이 촉매는 수소 에너지 생산에 필요한 수전해 과정에서 활용될 수 있습니다. 특히, 비용이 높은 플래티넘 기반 촉매를 대체할 수 있어, 초기 비용을 크게 줄일 수 있으며, 이는 수소 에너지의 대량 생산 및 상용화에 기여할 것입니다.

6. 발명의 효과

이 촉매는 비용이 높은 백금 촉매를 대체하면서도 우수한 수소 및 산소 발생 반응을 보여주므로, 수소 에너지의 효율적인 활용에 큰 기여를 할 것입니다. 또한 이를 통해 수소 에너지의 대량 생산이 가능해져 온실가스 감축에 크게 기여하며, 이는 지구 온난화 문제 해결을 위한 중요한 한 걸음이 될 것입니다.

7. 대표도면

기술이전 담당자 연락처

담당자명: 고소라 계장
부서: 기술사업화팀
전화번호: 032-835-9766
이메일: ksr@inu.ac.kr
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