본 연구에서는 산성 용액에서 수소발생반응의 촉매로서 저백금과 Ni기반의 비백금 촉매를 전기도금을 이용하여 제작하였다. 저백금의 경우, self-terminated Pt electrodeposition을 이용하여 Pt의 로딩양을 0.03 ~ 271 g/cm2까지 정밀하게 제어할 수 있었고, 21 g/cm2이상의 로딩양에서 HER에 대한 반쪽 전지와 단위 전지 성능 평가에서 성능이 포화는 것을 확인하였다. 단위 전지의 성능 평가 결과 백금의 사용량 대비 1.9 Vcell에서 전류 밀도는 다른 Pt를 사용한 PEMWE의 16배정도의 높은 성능을 나타냈다. 비백금의 경우, 전기도금을 이용하여 다양한 조성의 NiP, NiW/Cu NW, NiRu 촉매를 제작하여, HER에 대한 반쪽 전지에 대한 성능 평가 결과 각각 Ni78P22, Ni96W4/Cu NW 및 Ni98.1Ru1.9 조성에서 -10 mA/cm2가 될 때, 105, 56, 35 mV의 과전압으로 아주 우수한 성능을 구현하였다. FE-SEM, ...
본 연구에서는 산성 용액에서 수소발생반응의 촉매로서 저백금과 Ni기반의 비백금 촉매를 전기도금을 이용하여 제작하였다. 저백금의 경우, self-terminated Pt electrodeposition을 이용하여 Pt의 로딩양을 0.03 ~ 271 g/cm2까지 정밀하게 제어할 수 있었고, 21 g/cm2이상의 로딩양에서 HER에 대한 반쪽 전지와 단위 전지 성능 평가에서 성능이 포화는 것을 확인하였다. 단위 전지의 성능 평가 결과 백금의 사용량 대비 1.9 Vcell에서 전류 밀도는 다른 Pt를 사용한 PEMWE의 16배정도의 높은 성능을 나타냈다. 비백금의 경우, 전기도금을 이용하여 다양한 조성의 NiP, NiW/Cu NW, NiRu 촉매를 제작하여, HER에 대한 반쪽 전지에 대한 성능 평가 결과 각각 Ni78P22, Ni96W4/Cu NW 및 Ni98.1Ru1.9 조성에서 -10 mA/cm2가 될 때, 105, 56, 35 mV의 과전압으로 아주 우수한 성능을 구현하였다. FE-SEM, EDS, XRD와 XPS의 재료분석과, 전기화학적 특징 분석을 통해 높은 성능에 기여하는 요소들을 확인할 수 있었다. 또한, 각각 PEMWE의 캐소드로 적용하여 단위 전지의 성능을 평가한 결과 2.0 Vcell에서 각각 1.31, 1.79 2.63 A/cm2의 전류밀도를 나타내어 기존에 발표된 비백금을 캐소드로 적용한 PEMWE에 비해 아주 우수한 성능을 보여주었다.
본 연구에서는 산성 용액에서 수소발생반응의 촉매로서 저백금과 Ni기반의 비백금 촉매를 전기도금을 이용하여 제작하였다. 저백금의 경우, self-terminated Pt electrodeposition을 이용하여 Pt의 로딩양을 0.03 ~ 271 g/cm2까지 정밀하게 제어할 수 있었고, 21 g/cm2이상의 로딩양에서 HER에 대한 반쪽 전지와 단위 전지 성능 평가에서 성능이 포화는 것을 확인하였다. 단위 전지의 성능 평가 결과 백금의 사용량 대비 1.9 Vcell에서 전류 밀도는 다른 Pt를 사용한 PEMWE의 16배정도의 높은 성능을 나타냈다. 비백금의 경우, 전기도금을 이용하여 다양한 조성의 NiP, NiW/Cu NW, NiRu 촉매를 제작하여, HER에 대한 반쪽 전지에 대한 성능 평가 결과 각각 Ni78P22, Ni96W4/Cu NW 및 Ni98.1Ru1.9 조성에서 -10 mA/cm2가 될 때, 105, 56, 35 mV의 과전압으로 아주 우수한 성능을 구현하였다. FE-SEM, EDS, XRD와 XPS의 재료분석과, 전기화학적 특징 분석을 통해 높은 성능에 기여하는 요소들을 확인할 수 있었다. 또한, 각각 PEMWE의 캐소드로 적용하여 단위 전지의 성능을 평가한 결과 2.0 Vcell에서 각각 1.31, 1.79 2.63 A/cm2의 전류밀도를 나타내어 기존에 발표된 비백금을 캐소드로 적용한 PEMWE에 비해 아주 우수한 성능을 보여주었다.
In this study, low loading Pt and non-precious Ni-based catalysts were fabricated by electrodeposition for hydrogen evolution in acidic solution. In the case of Pt catalysts, the loading of Pt can be precisely controlled from 0.03 to 271 μg/cm2 using self-terminated Pt electrodeposition. Half-cell f...
In this study, low loading Pt and non-precious Ni-based catalysts were fabricated by electrodeposition for hydrogen evolution in acidic solution. In the case of Pt catalysts, the loading of Pt can be precisely controlled from 0.03 to 271 μg/cm2 using self-terminated Pt electrodeposition. Half-cell for HER and single cell performance evaluations were found to saturate at Pt loadings higher than 21 μg/cm2. As a result of single cell performance evaluation, the current density divided by Pt mass at 1.9 Vcell was about 16 times higher than that of other PEMWE using Pt cathode. In the case of non-precious Ni-based catalysts, NiP, NiW/Cu NW and NiRu catalysts with various compositions were prepared using electrodeposition. As the results of the performance evaluation of the half-cell for HER, the performances were excellent with 35, 56 and 105 mV of overpotential at -10 mA/cm2 in the composition of Ni98.1Ru1.9, Ni96W4/Cu NW and Ni78P22 respectively. Through the material analysis such as FE-SEM, EDS, XRD, XPS and electrochemical analysis of the prepared catalysts, we identified the factors that influenced the high performance. In addition, the Ni78P22, Ni96W4/Cu NW and Ni98.1Ru1.9 catalysts were applied to the cathode of PEMWE for evaluating the single cell performance. As a result, the current densities of 1.31, 1.79 and 2.63 A/cm2 at 2.0 Vcell, respectively, were obtained and shown to be superior to that of other PEMWE using non-Pt as a cathode.
In this study, low loading Pt and non-precious Ni-based catalysts were fabricated by electrodeposition for hydrogen evolution in acidic solution. In the case of Pt catalysts, the loading of Pt can be precisely controlled from 0.03 to 271 μg/cm2 using self-terminated Pt electrodeposition. Half-cell for HER and single cell performance evaluations were found to saturate at Pt loadings higher than 21 μg/cm2. As a result of single cell performance evaluation, the current density divided by Pt mass at 1.9 Vcell was about 16 times higher than that of other PEMWE using Pt cathode. In the case of non-precious Ni-based catalysts, NiP, NiW/Cu NW and NiRu catalysts with various compositions were prepared using electrodeposition. As the results of the performance evaluation of the half-cell for HER, the performances were excellent with 35, 56 and 105 mV of overpotential at -10 mA/cm2 in the composition of Ni98.1Ru1.9, Ni96W4/Cu NW and Ni78P22 respectively. Through the material analysis such as FE-SEM, EDS, XRD, XPS and electrochemical analysis of the prepared catalysts, we identified the factors that influenced the high performance. In addition, the Ni78P22, Ni96W4/Cu NW and Ni98.1Ru1.9 catalysts were applied to the cathode of PEMWE for evaluating the single cell performance. As a result, the current densities of 1.31, 1.79 and 2.63 A/cm2 at 2.0 Vcell, respectively, were obtained and shown to be superior to that of other PEMWE using non-Pt as a cathode.
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