석유에너지의 고갈과 환경문제의 대두로 인하여 수소에너지 등 신재생에너지의 개발과 이용에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 수소에너지는 풍부한 자원으로부터 얻을 수 있는 2차 청정에너지로서 연소 생성물이 환경오염을 유발하지 않을 뿐 아니라 수송 및 저장이 가능한 에너지 담체이다. 수소에너지에 사용되는 수소 제조법은 크게 화석연료를 사용하는 방법과 화석연료를 사용하지 않는 방법으로 구별 할 수 있다. 화석연료를 사용하는 수소 제조법에는 수증기 개질 법, 지열 개질법, 부분 ...
석유에너지의 고갈과 환경문제의 대두로 인하여 수소에너지 등 신재생에너지의 개발과 이용에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 수소에너지는 풍부한 자원으로부터 얻을 수 있는 2차 청정에너지로서 연소 생성물이 환경오염을 유발하지 않을 뿐 아니라 수송 및 저장이 가능한 에너지 담체이다. 수소에너지에 사용되는 수소 제조법은 크게 화석연료를 사용하는 방법과 화석연료를 사용하지 않는 방법으로 구별 할 수 있다. 화석연료를 사용하는 수소 제조법에는 수증기 개질 법, 지열 개질법, 부분 산화법, 직접 분해법이 있으며, 화석연료를 사용하지 않는 방법으로는 열화학적 방법, 광화학적 방법, 생물학적 방법, 물 분해 수소제조 방법이 있다. 물 분해 수소제조 방법의 대표적인 방법은 알칼리 수전해법, 고분자 전해질 막 수전해법, 고온 수증기 전기 분해법이 있다. 본 연구에서는 알칼리 수전해 법을 이용한 물 분해 수소 제조를 위한 알칼리 수전해용 전극의 제조 및 전극의 특성에 관해 연구를 진행하였다. 알칼리 수전해용 전극은 먼저, 공침 법을 이용하여 Ni(NO3)2와 Fe(NO3)2를 각각 1 : 0.2 의 비율로 pH를 조절하면서 NiFe2O4를 합성하였으며, 합성한 NiFe2O4분말에 10 wt%의 결합제를 첨가하고, 가압하여 coin형태로 한 뒤 소결하여 제조하였다. 완성된 전극은 SEM(Scanning electron microscope) 분석 통하여 분말의 크기와 형상을 확인하였고, 합성한 물질의 구조는 X-선 회절분석(X-ray Diffraction Spectroscopy: XRD)을 통하여 알아보았다. 전극의 과전압을 확인하기 위하여 정전류/정전압계 I-V 분석을 진행하였다. coating 전극은 Ni(NO3)2와 Fe(NO3)2을 각각 1 : 0.2 의 비율로 공침 법을 통해 합성한 NiFe2O4 Particle을 활용하여 Paste를 제조한 뒤 SUS, Nickel 등의 지지체에 제조한 Paste를 1, 3회 coating하여 제조하였다. 형성된 전극의 과전압을 확인하기 위하여 정전류/정전압계를 이용하여 I-V 분석을 진행하였다. 공침 법으로 제조한 전극의 pH의 영향에 대해 실험한 결과, pH 9에서 공침한 NiFe2O4를 이용하여 제조한 전극이 7M KOH, 0.1 mA/cm2의 전류밀도에서 0.48 V로 가장 낮은 과전압을 보였으며 pH 10, pH 12, pH 11 순으로 과전압이 높아지는 것을 확인하였다. SEM 이미지 분석으로 제조된 Particle 이 약 20~22 nm 의 크기를 가지고 있는 것을 확인하였다. 열 중량 분석(Thermogravimetric analysis) 과 X-선 회절 분석을 통해 Ni(NO3)2와 Fe(NO3)2 Particle을 이용하여 합성한 분말은 고온 소결에 의해 불순물 및 결합제 성분이 충분히 제거되었고, NiFe2O4 가 형성되는 것을 확인하였다. coating 전극의 I-V 실험 결과, 1.7 t의 Nickel foam 지지체에 제조한 paste를 3회 coating한 전극이 7 M KOH, 0.1 mA/cm2의 전류밀도에서 0.51 V 로 가장 낮은 과전압을 보이는 것을 확인하였다. 지지체에 제조한 paste를 1회 coating한 전극은 SUS-316L 지지체에 코팅한 전극이 가장 낮은 과전압을 보였으며, Nickel foam, SUS-316, Nickel plate 순으로 높은 과전압을 보였다. 3회 coating한 전극은 Nickel foam 이 가장 낮은 과전압을 보였으며, SUS-316=SUS-316L plate
석유에너지의 고갈과 환경문제의 대두로 인하여 수소에너지 등 신재생에너지의 개발과 이용에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 수소에너지는 풍부한 자원으로부터 얻을 수 있는 2차 청정에너지로서 연소 생성물이 환경오염을 유발하지 않을 뿐 아니라 수송 및 저장이 가능한 에너지 담체이다. 수소에너지에 사용되는 수소 제조법은 크게 화석연료를 사용하는 방법과 화석연료를 사용하지 않는 방법으로 구별 할 수 있다. 화석연료를 사용하는 수소 제조법에는 수증기 개질 법, 지열 개질법, 부분 산화법, 직접 분해법이 있으며, 화석연료를 사용하지 않는 방법으로는 열화학적 방법, 광화학적 방법, 생물학적 방법, 물 분해 수소제조 방법이 있다. 물 분해 수소제조 방법의 대표적인 방법은 알칼리 수전해법, 고분자 전해질 막 수전해법, 고온 수증기 전기 분해법이 있다. 본 연구에서는 알칼리 수전해 법을 이용한 물 분해 수소 제조를 위한 알칼리 수전해용 전극의 제조 및 전극의 특성에 관해 연구를 진행하였다. 알칼리 수전해용 전극은 먼저, 공침 법을 이용하여 Ni(NO3)2와 Fe(NO3)2를 각각 1 : 0.2 의 비율로 pH를 조절하면서 NiFe2O4를 합성하였으며, 합성한 NiFe2O4분말에 10 wt%의 결합제를 첨가하고, 가압하여 coin형태로 한 뒤 소결하여 제조하였다. 완성된 전극은 SEM(Scanning electron microscope) 분석 통하여 분말의 크기와 형상을 확인하였고, 합성한 물질의 구조는 X-선 회절분석(X-ray Diffraction Spectroscopy: XRD)을 통하여 알아보았다. 전극의 과전압을 확인하기 위하여 정전류/정전압계 I-V 분석을 진행하였다. coating 전극은 Ni(NO3)2와 Fe(NO3)2을 각각 1 : 0.2 의 비율로 공침 법을 통해 합성한 NiFe2O4 Particle을 활용하여 Paste를 제조한 뒤 SUS, Nickel 등의 지지체에 제조한 Paste를 1, 3회 coating하여 제조하였다. 형성된 전극의 과전압을 확인하기 위하여 정전류/정전압계를 이용하여 I-V 분석을 진행하였다. 공침 법으로 제조한 전극의 pH의 영향에 대해 실험한 결과, pH 9에서 공침한 NiFe2O4를 이용하여 제조한 전극이 7M KOH, 0.1 mA/cm2의 전류밀도에서 0.48 V로 가장 낮은 과전압을 보였으며 pH 10, pH 12, pH 11 순으로 과전압이 높아지는 것을 확인하였다. SEM 이미지 분석으로 제조된 Particle 이 약 20~22 nm 의 크기를 가지고 있는 것을 확인하였다. 열 중량 분석(Thermogravimetric analysis) 과 X-선 회절 분석을 통해 Ni(NO3)2와 Fe(NO3)2 Particle을 이용하여 합성한 분말은 고온 소결에 의해 불순물 및 결합제 성분이 충분히 제거되었고, NiFe2O4 가 형성되는 것을 확인하였다. coating 전극의 I-V 실험 결과, 1.7 t의 Nickel foam 지지체에 제조한 paste를 3회 coating한 전극이 7 M KOH, 0.1 mA/cm2의 전류밀도에서 0.51 V 로 가장 낮은 과전압을 보이는 것을 확인하였다. 지지체에 제조한 paste를 1회 coating한 전극은 SUS-316L 지지체에 코팅한 전극이 가장 낮은 과전압을 보였으며, Nickel foam, SUS-316, Nickel plate 순으로 높은 과전압을 보였다. 3회 coating한 전극은 Nickel foam 이 가장 낮은 과전압을 보였으며, SUS-316=SUS-316L plate
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