지속가능한 에너지 변환을 위한 산소 전기화학

전문가 제언

○ 지속 가능한 에너지 해결책의 창제, 특히 전해 셀에서 전기를 화학 에너지로 변환하고 저장하며 갈바니 전지에서 저장된 에너지의 역변환과 활용을 위하여 전기화학이 중요한 역할을 할 것이다. 이 두 과정에서 공통적인 문제는 충분한 장기간에 걸쳐 높은 속도로 관련 전기화학 반응에 촉매로 사용할 수 있는 가능하면 값싸고 구하기 쉬운 나노구조 물질의 개발이다.

 

○ 전기화학적 에너지 변환과 저장 기술의 대-규모 활용이 어려운 것은 디바이스의 비용에 직접 영향을 주는 산소발생/환원반응(OER/ORR)을 위한 효율적인 촉매의 디자인에서 오는 문제 때문이다. 주요한 결함은, 두 반응 모두가 지금까지 가장 효율적인 촉매에서도 현저한 과전압으로 물 분해에서 더 높은 에너지 소모와 산소-수소 재결합에서 낮은 에너지 회수를 보이는 전극의 활성, 전기화학 셀의 장기 성능에 취약한 전극의 안정성, 현재 사용되는 고가의 귀금속 촉매에서 오는 것이다.

 

○ 실제 운전 조건에서 이 사항들을 만족하게 할 수 있는 나노구조 물질의 개발을 위하여 물질 특성, 반응, 새로운 분해 공정, 운전 조건, 전극의 실제 구조와 조성, 사이의 복잡하고 기본적인 상호관계를 확인하고 이해하는 것이 필수적이다. 이러한 다차원적 문제는 재료 과학, 전기 화학, 화학 공학 같은 다중 학문간 접근으로 해결하여야 한다.

 

○ 한국과학기술원 유룡 교수는 메소기공 실리카를 형틀로 사용하여 대단히 규칙적인 나노기공 탄소 어레이에 Pt 나노입자를 분산시킨 OER 촉매를 합성하는 등 이 분야에서도 뛰어난 업적을 보이고 있다. 멀지 않은 장래에 실용화를 목표로 한 자동차 탑재 연료 전지를 개발하고 있는 포항제철, 현대자동차를 비롯한 산업계에서도 이 분야에 많은 연구를 수행하고 있다.

저자

Ioannis Katsounaros, Serhiy Cherevko, Aleksandar R. Zeradjanin, and Karl J. J. Mayrhofer

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2014

권(호)

53()

잡지명

Angewandte Chemie International Edition

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

102~121

분석자

엄*윤

분석물

• 지속가능한 에너지 변환을 위한 산소 전기화학.pdf [355,748 byte]

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