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부식 내성이 있는 수소 발생 효율의 높은 비금속 전극을 개발 ~홀을 낸 graphene이 비금속의 성능을 낸다~

2017/03/30

쓰쿠바대학 수리 물질계 이토 요시카즈(伊藤 良一)준교수는, 오사카대학 오토 타츠히토(大戸 達彦)조교, 동북대학 아지리 타다후미(阿尻 雅文)교수와 협력하여 실리카 나노입자를 흡착시킨 니켈 몰르브덴(NiMo) 비금속 다공질 합금 위에 그라펜(graphene)을 증착시킴으로써, 나노 사이즈의 홀이 생긴 3차원구조의 그라펜으로 덮혀져 산성 전해액에서 장시간 녹지 않아 물의 전기분해에 운용가능한 수소발생 전극을 세계에서 처음으로 개발했습니다.

이 그라펜의 나노사이즈의 홀은, 산성조건에서 바로 용해되버리는 비금속전극에대해, ① 산성 전해액과 비금속 표면과의 과도한 접촉을 막고 비금속의 용리(부식)을 최소한으로 억제하여, ② 산성 전해액과 비금속 표면이 직접 접촉가능한 나노사이즈의 화학 반응 장소를 만드는 2가지 역할을 하고 있습니다.

본 연구에서 개발한 비금속 합금 전극은, 기존의 비금속 전극이 산성 전해액에서 10분도 채 지나지 않아 부식해 버리는 것에 반해, 초기 전류치를 2주이상 유지했습니다. 현재, 차세대 에너지원으로 주목되는 수소의 깨끗한 제조 프로세스(물의 전기분해)에서, 전극에 사용되는 백금(1그램당 3800엔정도)의 사용량을 감소하는 것이 과제였지만, 본 전극은 백금의 100분의 1의 비용으로 합성이 가능하므로 향후 대량생산과 저비용 전극의 전개가 기대됩니다.

게재논문

【제 목】 Cooperation between holey graphene and NiMo alloy for hydrogen evolution in acidic electrolyte(산성 전해액 안에서의 홀이 생긴 그라펜과 니켈 몰르브덴 합금의 연계)
【저자명】 Yoshikazu Ito, Tatsuhiko Ohto, Daisuke Hojo, Mitsuru Wakisaka, Yuki Nagata, Linghan Chen, Kailong Hu, Masahiko Izumi, Jun-ichi Fujita, Tadafumi Adschiri
【게재지】 ACS Catalysis (DOI: 10.1021/acscatal.7b04091)

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