1. 수소 연료 및 수전해
○ 탄소 기반의 화석연료는 에너지를 생산하는 과정에서 환경오염을 유발하기
때문에 이를 대체할 수 있는 자원의 개발이 필수적이다. 이 중 수소는 연료전지의
연료로 활용하면 자발적으로 전기에너지를 생성할 수 있고 이 경우 이산화탄소
등의 온실가스가 배출되지 않아 친환경적인 화석연료의 대체재로 각광을 받고
있다. 수소 연료는 다양한 방법을 통해 생산을 할 수 있는데 방법에 따라
회색수소, 청색수소, 녹색수소로 분류가 된다. 회색수소는 천연가스의 개질을
통해 생산되는 수소로 비용은 저렴하지만 일산화탄소 및 이산화탄소의 발생으로
인해 환경오염의 위험이 있다. 청색수소는 회색수소의 발생 과정에서 발생하는
이산화탄소를 포집하는 공정을 추가해 환경오염이 상대적으로 덜하지만
온실가스의 발생을 완벽하게 막을 수 없다는 한계점이 있다. 녹색수소는
수전해를 통해 생산되는 수소로 수소 연료의 생산 과정에서 온실가스의 발생이
일어나지 않는 친환경적인 방법이다.
○ 수전해는 전해질 내에서 수소 발생 촉매와 산소 발생 촉매를 각각 양극과
음극으로 활용하고 외부에서 전기에너지를 가하여 수소와 산소를 발생시키는
방법이다. 이 때 1.23 V 이상의 전위차를 가하면 흐르는 전류에 따라 소비되는
전력이 결정이 되기 때문에 적은 전위차로 많은 수소의 생산을 유도하기 위한
연구가 활발히 진행되고 있다.
2. 수소 발생 촉매
○ 수소 발생 반응은 수전해의 양극에서 일어나는 반응으로, 수계 전해질의 물 분
자 또는 수소 양이온으로부터 수소 기체가 발생되는 반응이다. 수소 발생 반응
의 전기화학적 전위는 0 VSHE으로 해당 전위보다 낮은 방향으로 과전압이 가해
졌을 때 환원전류가 흐르면서 수소가 발생한다. 수소 발생 반응은 높은 활성에
너지를 가지고 있어 촉매의 활용이 필수적인데 촉매를 활용할 경우 반응을 촉
매의 표면 위에 수소 양이온이 흡착되는 과정과 탈착되어 수소 분자가 되는 반
응으로 분리해 반응이 원활이 일어나도록 돕는 역할을 한다. 이 때 두 단계의
반응 속도가 균형을 이뤄야 수소 발생 속도가 최적화가 되기 때문에 가장 적합
한 촉매 소재를 찾는 것이 중요하다.
○ 현재 가장 많이 사용되고 있는 수소 발생 촉매 소재는 백금으로 높은 수소 발