초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
• 최종 목표
본 연구에서는 황화몰리브데늄 (Molybdenium sulfide, Mo_xS_y)의 원자비를 정밀하게 제어하여 황 (Sulfur, S)원자의 결합위치를 조절하고, Mo_xS_y 기반의 수소발생반응 (Hydrogen Evolution Reaction, HER) 촉매의 활성점 (Active sites)을 규명하여 고효율 촉매를 개발하는 것을 목표로 함.
• 전체 내용
1) 기존의 황과 몰리브데늄의 원자

□ 연구개발 목표 및 내용
• 최종 목표
본 연구에서는 황화몰리브데늄 (Molybdenium sulfide, Mo_xS_y)의 원자비를 정밀하게 제어하여 황 (Sulfur, S)원자의 결합위치를 조절하고, Mo_xS_y 기반의 수소발생반응 (Hydrogen Evolution Reaction, HER) 촉매의 활성점 (Active sites)을 규명하여 고효율 촉매를 개발하는 것을 목표로 함.
• 전체 내용
1) 기존의 황과 몰리브데늄의 원자비 (S/Mo)가 2인 황화몰리브데늄 (MoS₂)보다 높은 활성을 갖는 고활성 황화몰리브데늄 기반 HER 촉매 개발
2) 개발 촉매의 S/Mo의 비율을 정밀하게 제어할 수 있는 공정
3) 개발 촉매의 활성점 규명 및 활성점 극대화 기술
4) 황화몰리브데늄 기반 촉매의 전기전도도 향상을 위한 탄소 나노소재 합성 및 복합화 기술
5) 목표 물성: - 120 mV 이하@10mA/cm² (iR-corrected), 5% 이내 성능감소 (1,000 cycles 후)

□ 연구개발성과
SCI급 논문 6편
1. Insight into the superior activity of bridging sulfur-rich amorphous molybdenum sulfide for electrochemical hydrogen evolution reaction (Appl. Catal. B-Environ., JCR 상위 0.943%, IF=16.683)
2. Graphene quantum dots with nitrogen and oxygen derived from simultaneous reaction of solvent as exfoliant and dopant (Chem. Eng. J., JCR 상위 2.448%, IF=10.652)
3. Field effect in amorphous carbon nanomesh directly synthesized from phase-seperated polymer blends (Carbon, JCR 상위 10.032%, IF=8.821)
4. Unusual thermal conductivity of carbon nanosheets with self-emerged graphitic carbon dots (ACS Appl. Mater. Interfaces, JCR 상위 10.350%, IF=8.758)
5. Upcycling of lignin waste to activated carbon for supercapacitor electrode and organic adsorbent (Korean J. Chem. Eng., JCR 상위 42.308%, IF=2.690)
6. Palladium on yttrium-embedded carbon nanofibers as electrocatalyst for oxygen reduction reaction in acidic media (Electrochem. Commu., JCR 상위 31.481%, IF=4.333)

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
현재 기술 수준에서의 수전해 시스템을 이용한 수소 생산 단가는 ~ $5.7/gge 정도로, 태양광 수전해에 비해서는 다소 낮으나, 상업적 수소 생산 기술인 메탄의 steam reforming을 통한 수소 생산 단가 (~ $3.05/gge)에 비해 가격 경쟁력이 매우 낮음.
미국 에너지부의 수소 프로그램에서도, 수전해 시스템의 주요 연구 내용 중 일부로 i) 귀금속 사용량의 저감, ii) 기존 촉매 제조 (도포) 방법의 대체 공정 개발을 진행하고 있음. 우리나의 고압 대용량 수전해 시스템 기술은 국책 과제 및 관련 기업의 투자로 인해 상당 수준에 올라 있으나, 구성 요소, 특히 비백금 수소발생반응용 촉매와 관련해서는 유의미한 성능 및 내구성을 제시한 연구결과가 많지 않음.
따라서, 본 연구 과제를 통해 창출된 연구 성과들은 저가의 비귀금속 촉매를 이용한 고효율 및 친환경 수소생산에 중요한 초석이 될 것으로 예상되며, 이를 통해 수소자동차와 수소충전소 대중화를 앞당길 수 있을 것으로 기대됨.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구의 필요성 ... 4
• 나. 연구 가설 및 도출근거 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 8
• (1) 1차년도 (2018년) ... 8
• (2) 2차년도 (2019년) ... 8
• (3) 3차년도 (2020년) ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 11
• 1) 연구수행 결과 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 21
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 22
• 6. 참고문헌 ... 23
• 끝페이지 ... 23