광범위한 pH 조건하에서 수소 생산 촉매로 사용할 수 있는 획기적인 생체모방형 촉매 Fe7S8/C의 거동성 규명

광범위한 pH 조건하에서도 적용할 수 있는 생체모방형 수소 생산 전기 촉매를 한국에너지공과대학교 심욱 교수 연구팀에서 개발하였다고 발표하였다. 세계적인 재료과학 분야 학술지인 Aggregate (Impact factor 18.8)에 2024년 2월호에 게재되었다.

이번 연구의 주저자로 참여한 김도훈 석사생과 Subramani Surendran 연구교수는 "합성된 Fe7S8/C 전기촉매는 3차원 구조를 가지며 다양한 pH 조건에서 수소 생산을 위한 향상된 전기촉매 성능을 나타낸다고 설명하였다. 특히, 산성, 중성, 알칼리성 환경에서 각각 90.6, 45.9, 107.4 mV의 낮은 과전위를 달성하는 등 탁월한 활성을 보인다."고 전했다.

특히 "이번 연구에서 괄목할 만한 연구 결과는 전기화학적 임피던스 분광 측정법을 이용하여 Fe7S8/C가 중성 조건에서 가장 낮은 전하 이동 저항을 나타냄을 보여준 것이다. 이는 향상된 양성자 결합 전자 이동 과정을 나타내며 이 과정에서 연속파 전자 상자성 공명 결과는 수소 발생 반응(HER) 동안 Fe의 원자가 상태가 3+에서 1+로 변화함을 확인했다."고 설명했다. 

교신저자인 심욱 교수 (㈜닐사이언스 대표)는 중성 조건에서 우수한 수소 생산으로 알려진 천연 [FeFe]-수소효소의 거동과 매우 유사하다고 설명하며 전기 촉매로써의 놀라운 성능을 가지는 Fe7S8/C 생체모방 재료를 HER의 촉매로 활용할 수 있는 새로운 가능성을 제안했다.