전기화학적 물산화를 위한 삼차원 구조의 스테인리스 강 마이크로 파이버 전극을 이용한 연구

Abstract

물산화 전극의 구조와 전기적 특성은 물 분해 과정 중의 촉매의 전기화학적 안정성과 전류밀도에 영향을 미친다. 특히, 삼차원 구조의 금속 기판들은 넓은 표면적 때문에 매우 각광받고 있는 물산화 기판이라고 할 수 있다. 하지만 지금까지 마이크로 범위의 삼차원 구조의 전극에 관한 물산화 촉매 활성은 밝혀낸 사례가 많이 존재하지 않는다. 본 연구에서 우리는 높은 전기전도성과 부식저항성을 가지는 스테인리스 강 마이크로 파이버(SS-MF) 기판을 이용하였으며, 다공성 스테인리스 강 마이크로 파이버에 물산화 촉매인 Co-Pi를 전기증착시켜 SS-MF/Co-Pi 코어-쉘 구조를 만들었다. 또한, 기판의 구조에 따른 물산화 효율을 확인하기 위해 이차원 구조인 스테인리스 강 포일(SS foil)을 사용하였다. 결과적으로, 물산화 반응이 진행되는 동안 측정된 SS-MF/Co-Pi와 SS foil/Co-Pi의 전류밀도는 각각 $10.45 mA cm^{-2}$와 $7.53 mA cm^{-2}$이었다. TON은 각각 $2.82 msec^{-1}$와 $1.48 msec^{-1}$로 SS-MF/Co-Pi가 1.8배 더 높았다. 이 연구는 값싸고 풍부한 스테인리스 강 마이크로 파이버를 높은 전류밀도와 촉매 효율을 가지는 앞으로 각광받을 수 있는 효과적인 물산화 기판을 제시하였다.