촉매가 필요한 이유 :
* 과도한 : 물의 전기 분해는 전극의 반응에 관여하는 에너지 장벽으로 인해 이론적으로 예측 된 것보다 더 높은 전압을 필요로한다. 이 과도한 전압을 과도하게합니다.
* 반응 동역학 : 촉매는 전극에서의 반응 속도를 높이고 필요한 전압을 줄이고 효율을 향상시키는 데 도움이됩니다.
촉매의 유형 :
* 전극 :
* 플래티넘 (PT) : 수소 진화 반응 (HER) 및 산소 진화 반응 (OER) 모두에 매우 효과적입니다. 그러나 백금은 비싸다.
* iridium (IR) 및 Ruthenium (Ru) : 이들은 또한 OER에게 좋은 촉매이며 종종 백금과 함께 사용됩니다.
* 니켈 (NI) : 알칼리성 전기 분해에 종종 사용되는 백금에 대한 저렴한 대안.
* 철 (FE) 및 코발트 (CO) : 종종 다른 금속이나 산화물과 함께 촉매로 사용될 수 있습니다.
* 비 절인 금속 촉매 : 연구원들은 금속 산화물, 황화물, 포스 파이드 및 탄소 기반 물질과 같은 비용 효율적인 대안을 탐색하고 있습니다.
* 전해질 :
* 알칼리 전해질 (Koh 또는 Naoh) : 자주 니켈 기반 촉매와 함께 사용됩니다.
* 산성 전해질 (H2SO4 또는 HCL) : 백금 그룹 금속과 촉매로보다 일반적으로 사용됩니다.
* 중합체 전해질 막 (PEM) : 양성자 교환 막 전기 분해, 일반적으로 백금 기반 촉매와 함께 사용된다.
촉매 성능에 영향을 미치는 요인 :
* 표면적 : 더 큰 표면적은 반응을위한보다 활성 부위를 제공합니다.
* 전자 구조 : 촉매의 전자 특성은 전자 전달을 촉진하는 능력에 영향을 줄 수있다.
* 안정성 : 촉매는 전기 분해 환경에서 안정적이어야합니다.
* 비용 : 촉매 비용은 실제 응용에 중요한 요소입니다.
연구 개발 :
물 전기 분해에 대한보다 효율적이고 내구성이 뛰어나며 비용 효율적인 촉매를 개발하기위한 광범위한 연구가 진행 중입니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
* 나노 물질 : 표면적 및 촉매 활성을 증가시키기 위해 나노 구조화 된 촉매 개발.
* 하이브리드 재료 : 다른 재료를 결합하여 시너지 효과를 만듭니다.
* 계산 모델링 : 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 새로운 촉매를 예측하고 설계합니다.
요약 :
촉매는 물 전기 분해의 효율성과 경제성을 향상시키는 데 중요합니다. 백금 그룹 금속은 매우 효과적이지만, 연구원들은이 기술을보다 저렴하고 광범위한 응용 분야에서보다 저렴하고 액세스 할 수 있도록 대안을 적극적으로 개발하고 있습니다.
