Efficient Metal-Chalcogenide Electrocatalyst for hydrogen evolution reaction

Abstract

The use of fossil fuel inevitably produces carbon dioxide, which results in air pollution as well as global warming. Accordingly, hydrogen has attracted enormous attention as a clean energy source. Nevertheless, the current industrial method for hydrogen production, natural gas reforming, is not a clean process; it consumes considerable amounts of fossil fuel and produces a vast amount of carbon dioxide. Water splitting via electrochemical ways is regarded as a clean and sustainable solution for hydrogen production. The hydrogen evolution reaction (HER) is a half-reaction of water splitting that produces hydrogen gas molecules (H_(2)) at the cathode electrode. The development of efficient and low-cost electrochemical catalysts for the HER is critical to meet the global need for hydrogen fuel. Engineering original and superior electrochemical catalysts and minimizing the use of the noble and rare metals is a vital issue for the future hydrogen economy. Therefore, we have conducted the study for the layered transition metal dichalcogenides (TMDs), especially WTe_(2), and the nanoporous geometry of Ag-based compounds, for a practical HER.;최근 이산화탄소를 발생시켜 대기 오염 및 지구 온난화를 일으키는 화석연료를 대체하는 청정 에너지원으로 수소가 큰 주목을 받고 있다. 그러나 현재 산업에서 사용하는 수소 생산을 위한 방법은 천연가스를 개질하는 방법으로 상당한 양의 화석 연료를 소비하고 엄청난 양의 이산화탄소를 생성하는 완전한 깨끗한 방법이 아니다. 이와 달리 탄소를 배출하지 않는 전기 화학적 방법을 통한 물 분해는 수소 생산을 위한 깨끗하고 지속 가능한 해결방안으로 평가받고있다. 수소 발생 반응(HER)은 음극에서 수소 가스 분자(H_(2))를 생성하는 수전해의 반쪽 반응이다. 이러한 HER의 활성을 높여주는 효율적이고 저렴한 전기 화학 촉매의 개발은 수소 연료에 대한 전 세계적 요구를 충족시키기 위해 중요하다. 하지만 대부분의 활성이 좋은 금과 같은 귀금속들은 경제성뿐만 아니라 지속성에서도 걸림돌이 되고있다. 따라서 독창적이고 우수한 전기 화학적 촉매를 엔지니어링하여 귀금속 및 희귀 금속의 사용을 최소화하는 것은 미래의 수소 경제에 중요한 문제다. 따라서 우리는 본 연 에서 효율적인 HER를 위한 고효율 촉매로 층상 전이 금속 디칼코게나이드 (TMD), 특히 WTe_(2) 및 Ag-기반 화합물(AgTe 의 나노 다공성 구조에 대한 연구를 수행하였다.