초록 ▼

- 전기분무법으로 대면적(9x9 cm², 30 x 30 cm²까지 가능) 전극제조 기술 확보하였으며 금속 페라이트 산화반응 촉매를 제조하여 그 특성을 평가하였고 CoFe₂O₄와 NiFe₂O₄가 가장 높은 활성과 안정성을 보임.

- 전기분무법을 이용하여 Ni plate에 7.2x10^-5g/cm²의 Pt를 사용하여 9x9 cm²의 Pt/Ni 환원촉매

- 전기분무법으로 대면적(9x9 cm², 30 x 30 cm²까지 가능) 전극제조 기술 확보하였으며 금속 페라이트 산화반응 촉매를 제조하여 그 특성을 평가하였고 CoFe₂O₄와 NiFe₂O₄가 가장 높은 활성과 안정성을 보임.

- 전기분무법을 이용하여 Ni plate에 7.2x10^-5g/cm²의 Pt를 사용하여 9x9 cm²의 Pt/Ni 환원촉매전극을 개발하였으며 이것은 상업용 Pt mesh보다 단위면적당 Pt의 양이 약 1/1000이지만 그 활성은 25%정도 높다.

- 전기분무법으로 얻은 NiFe₂O₄ 산화촉매전극의 1000시간 안정성 실험을 수행하였으며, 1000 시간 반응 후 NiFe₂O₄ 산화촉매전극은 초기 활성의 27%가 감소되었음. 활성 감소의 원인은 상대전극인 상업용 Pt mesh 에 Fe가 침적하여 Pt 활성표면이 감소하였기 때문임. 안정성 실험은 1M NaOH에서 수행함.

- 산화반응 촉매전극으로 Ni mesh를, 환원전극은 전기분무법으로 제조한 Pt/Ni plate를 사용하여 1000시간 안정성 실험을 수행하였으며 1000 시간 반응 후 28%의 활성감소가 있었음. 그 원인은 전해질에 용출된 금속이온들이 Pt 표면에 침적되어 Pt 활성점을 줄이고 종국에는 Ni 기판에 증착된 Pt를 벗겨내는 역할을 함.

- 전착법을 이용하여 820도에서 열처리 통해 α-Fe₂O₃ 얻었으며, 400nm 1.23RHE에서 12%의 IPCE를 나타냄

- 유기화합물전구체를 이용하여 550도에서 열처리 통해 α-Fe₂O₃ 얻었으며, 400nm 1.4RHE에서 9%의 IPCE 보임. 2wt% Ti-doped α-Fe₂O₃는 400nm 1.4RHE에서 16%의 IPCE를 나타냄.

- 수열합성법으로 단사정계의 WO₃ 나노로드를 얻었으며 400nm 1.23RHE에서 35%의 IPCE를 나타냄

(출처 : 보고서 초록 4p)

Abstract ▼

1. Research Targets
Development of photoelectrode for photoelectrochemical cell and the fabrication of high efficient PEC system using the photoelectrode to produce H₂. Target efficiency in solar to hydrogen is 5%.

2. Annual Goals
► 1st Year
〇 Development of element techno

1. Research Targets
Development of photoelectrode for photoelectrochemical cell and the fabrication of high efficient PEC system using the photoelectrode to produce H₂. Target efficiency in solar to hydrogen is 5%.

2. Annual Goals
► 1st Year
〇 Development of element technologies for an unit PEC system(12.5x12.5cm²)
〇 Development of catalytic films for H₂ and O₂ production.

► 2nd Year
〇 Improvement of the performance for catalytic films and membrane.
〇 Establishment of the stability during 1000 hrs for catalytic films.

► 3rd Year
〇 Fabrication of unit PEC system(12.5x12.5cm²) using high-efficient photoelectrode
〇 Synthesis of high efficient photoelectrodes in large area.

► 4th Year
〇 Fabricating unit PEC system(12.5x12.5cm²) and evaluating the performance.
〇 Optimizing the performance of the catalytic films.

3. Contents and scope of research
A photoelectrochemical cell(PEC) is consisted of the photoelectrodes absorbing solar light, catalytic films improving reaction rate, and membrane separating O₂ & H₂ produced in the cell. In this research, the system fabrication of the PEC will be optimized to produce hydrogen efficiently from water. To reach the goal,
- PEC fabrication using photoelectrode being active and stable in aqueous solution.
- Selection of catalytic films to replace Pt mesh for H₂ production.
- Selection of catalytic films to reduce the overpotential for O₂ production.
- Development and op仕mization of element technologies for PEC system

〇 Fabrication of PEC using high-efficient photoelectrode and measurement of H₂
〇 Coating of Pt on several substrates and establishing stability for 1000hr.
〇 Producing oxide thin films and establishing the stability of the oxides for 1000hr.

(출처 : SUMMARY 8p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 초록 ... 4
• 요약문 ... 6
• SUMMARY ... 8
• CONTENTS ... 10
• 목차 ... 12
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 14
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 22
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 24
• 제1절: 산화촉매 전극제조 ... 24
• 1-1. 전기분무 열분해법을 이용한 페라이트 산화촉매 전극제조 ... 24
• 1-2. 전기분무 열분해법을 이용한 NiFe₂O₄ 제조 및 그 특성평가 ... 30
• 제2절: Pt 환원촉매 전극제조 ... 36
• 2-1. 전착법에 의한 Pt 박막의 제조 - 전착전위에 따른 특성 변화 ... 36
• 2-2. 전착법에 의한 Pt 박막의 제조 - 전착용액의 pH 에 따른 특성변화 ... 44
• 2-3. 전기분무 열분해법에 의한 Pt 박막의 제조 ... 53
• 제3절: PEC 전지의 1000 시간 안정성 실험 ... 61
• 3-1. PEC 전지의 1000 시간 안정성 실험 ... 61
• 3-2. 환원촉매 전극의 1000 시간 안정성 실험 ... 70
• 제4절 : α-Fe₂O₃ 및 WO₃ nanorod 광전극제조 ... 78
• 4-1. 전착법을 이용한 α-Fe₂O₃광전극제조 ... 79
• 4-1-1. Undoped aα-Fe₂O₃광전극제조 ... 79
• 4-1-2. Pt doped α-Fe₂O₃광전극제조 ... 93
• 4-2. 전기 분무법을 이용한 α-Fe₂O₃광전극제조 ... 103
• 4-3. 수열합성법에 의한 WO₃ nanorod 광전극제조 ... 116
• 제5절 결론 ... 133
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 136
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 138
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 138
• 제7장 참고문헌 ... 140
• 끝페이지 ... 146