KR100459060B1 - 탄소나노튜브를 이용한 연료전지의 전극용 백금촉매제조방법 - Google Patents

탄소나노튜브를 이용한 연료전지의 전극용 백금촉매제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100459060B1
KR100459060B1 KR10-2002-0056478A KR20020056478A KR100459060B1 KR 100459060 B1 KR100459060 B1 KR 100459060B1 KR 20020056478 A KR20020056478 A KR 20020056478A KR 100459060 B1 KR100459060 B1 KR 100459060B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
platinum
fuel cell
platinum catalyst
electrode
film
Prior art date
Application number
KR10-2002-0056478A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040025987A (ko
Inventor
유지범
Original Assignee
유지범
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 유지범 filed Critical 유지범
Priority to KR10-2002-0056478A priority Critical patent/KR100459060B1/ko
Publication of KR20040025987A publication Critical patent/KR20040025987A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100459060B1 publication Critical patent/KR100459060B1/ko

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88Processes of manufacture
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

연료전지의 전극용 백금촉매 제조방법이 개시된다. 개시된 백금촉매 제조방법은, 기판 상에 백금(Pt)막을 증착하는 제1단계와, 백금막을 에칭성 기체로 식각하여 백금막의 표면을 거칠게 하는 제2단계와, 백금막에 반응성 기체와 에칭성 기체를 공급하여 수십 nm 이하의 크기를 가지는 백금 촉매를 석출시켜 탄소나노튜브에 균일하게 흡착되도록 탄소나노튜브를 성장시키는 제3단계를 포함한다. 백금촉매를 수십 nm 이하의 크기로 작게 석출하여 탄소나노튜브에 균일하게 분산시켜 성장시킴으로써 연료전지의 전극의 반응성을 향상시켜 연료전지의 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

탄소나노튜브를 이용한 연료전지의 전극용 백금촉매 제조방법 {Manufacturing method of Pt catalyst for electrode utilizing carbon nanotube}
본 발명은 연료전지의 전극의 촉매 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료전지의 전극용 백금촉매 제조방법에 관한 것이다.
연료전지란 연료의 화학에너지를 전기에너지로 변화시키는 발전 소자로서 최근 자동차, 주택, 휴대기기 등에 전원 공급원으로 연료전지를 이용하는 연구가 진행되고 있다.
도 1은 연료전지의 구조를 간략히 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 연료전지는 셀 내에 애노드(11)와 캐소드(13)전극이 위치하고 그 사이에 전해질막(15)이 배열된 막전극조립체(MEA; Membrane Electrode Assembly)와 연료공급용기(17) 및 공기공급용기(19)로 이루어진다. 애노드(11)에서는 연료공급용기(17)의 연료로부터 제공된 수소(H2)가 전자를 잃는 화학식 1과 같은 반응식에 의해 수소 이온(H+)이 되어 전해질막(15)으로 인입된다.
H_2 -> 2H^+ +2e^-
캐소드(13)에는 전해질막(15)으로부터 공급되는 수소 이온(H+)과 공기공급용기(19)의 공기로부터 제공되는 산소와 애노드(11)에서 공급되는 전자로부터 화학식 2에 의해 물이 생성된다.
즉 화학식 1 및 2로부터 연료전지의 전체에서 일어나는 전 전지반응은 화학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
연료전지에 있어 에너지밀도를 높여 출력밀도와 출력전압을 향상시키기 위해 전극, 연료, 전해질막에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 특히 전극의 전도성 향상을 위해 촉매의 반응성을 높이려는 시도가 이루어지고 있다. 전극의 성능은 촉매층으로의 반응물의 확산과 반응 생성물의 배출 등과 같은 물질 전달의 용이성에 의해 크게 영향을 받으며, 이는 촉매의 반응표면적이 증가할수록 향상된다. 따라서, 전극에 존재하는 촉매의 반응성을 높이기 위해서는 촉매의 입자지름을 수 nm의 크기로 줄여 반응 표면적을 증가시킬 필요가 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 특히 백금촉매의 입자지름을 수 nm 이하의 크기로 줄여 연료전지의 전극의 반응성을 향상시킬 수 있는 연료전지의 전극용 백금촉매 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1은 연료전지의 구조를 간략히 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백금촉매 제조방법을 나타낸 플로우차트,
도 3a 내지 3d는 본 발명의 실시예에 따른 백금촉매 제조방법을 나타낸 공정도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 백금촉매 제조방법에 사용되는 반응장치를 나타낸 장치도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 백금촉매 제조방법에 의해 제조된 백금촉매가 흡착된 탄소나노튜브를 보인 SEM 사진,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 백금촉매 제조방법에 의해 제조된 백금촉매가 흡착된 탄소나노튜브를 확대한 TEM 사진,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 백금촉매 제조방법에 의해 제조된 백금촉매가 흡착된 탄소나노튜브를 확대한 TEM 사진,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 백금촉매 제조방법에 의해 제조된 백금촉매가 흡착된 탄소나노튜브를 확대한 TEM 사진.
<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>
11 ; 애노드 13 ; 캐소드
15 ; 전해질막 17 ; 연료공급용기
19 ; 공기공급용기 21 ; 부하
31 ; 기판 33 ; 백금막
35 ; NH3플라즈마 37 ; NH3와 C2H2혼합 플라즈마
41 ; 히터 42 ; 진공펌프
43 ; 하부전극 45 ; 상부전극
47 ; 진공관 49 ; 반응 용기
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
기판 상에 백금(Pt)막을 증착하는 제1단계;와
상기 백금막을 에칭성 기체로 식각하여 백금막의 표면을 거칠게 하는 제2단계;와
상기 백금막에 반응성 기체와 에칭성 기체를 공급하여 수십 nm 이하의 크기를 가지는 백금 촉매를 석출시켜 탄소나노튜브에 균일하게 흡착되도록 상기 탄소나노튜브를 성장시키는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 전극용 백금촉매 제조방법을 제공한다.
상기 제1단계에서, 상기 백금막은 10 내지 50Å정도의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제1단계에서, 상기 기판은 실리콘으로 형성한다.
상기 제1단계에서, 상기 기판과 상기 백금막 사이의 계면에 Ti 막을 더 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제2단계에서, 상기 에칭성 기체는 암모니아(NH3)인 것이 바람직하다.
상기 제2단계에서, 상기 백금막의 상면에 상기 암모니아를 310℃ 정도의 온도에서 240sccm 정도의 유량으로 1분 정도 주입하는 것이 바람직하다.
상기 제2단계에서, 상기 암모니아에 550V 및 0.04A 정도의 전기 에너지를 인가하여 플라즈마로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제3단계에서, 상기 반응성 기체는 에틸렌(C2H2)인 것이 바람직하다.
상기 제3단계에서, 상기 에틸렌에 520℃ 정도의 온도에서 60sccm 정도의 유량으로 15분 정도 주입하는 것이 바람직하다.
상기 제3단계에서, 상기 에틸렌과 암모니아에 620V 및 0.12A의 전기 에너지를 인가하여 플라즈마로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제1단계에서, 상기 백금막은 화학기상증착법 또는 단원자층증착법으로 증착한다.
상기 제2단계에서, 상기 백금막을 RIE법을 이용해 식각하는 것이 바람직하다.
상기 제3단계에서, 상기 탄소나노튜브를 플라즈마 화학기상증착법을 이용해 성장시키는 것이 바람직하다.
상기 제3단계에서, 바람직하게는 상기 백금촉매는 3 내지 5nm의 크기로 석출된다.
본 발명은 금속막의 상면에 탄소나노튜브를 성장시키되, 백금촉매가 탄소나노튜브에 흡착되어 성장하도록 함으로써 연료전지의 전극에 사용되는 백금촉매를 수 nm 이하의 작은 크기로 제조할 수 있는 방법을 제공한다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 연료전지의 전극에 사용되는 백금촉매 제조방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백금촉매 제조방법을 나타낸 플로우 차트이며, 도 3a 내지 3d는 본 발명의 실시예에 따른 백금촉매 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 2 및 도 3a를 참조하면, 먼저 제111단계에서 실리콘 기판(31)의 상면에 백금(Pt)막(33)을 증착한다. 백금막(Pt)은 일반적인 화학기상증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition)이나 단원자층 증착법(ALD; Atomic Layer Deposition)을 이용하여 증착한다.
다음 도 2 및 도 3b를 참조하면, 제113단계에서 백금막(33)의 상면으로 암모니아(NH3)(35)를 주입하여 플라즈마로 형성시켜 백금막(33)의 표면을 선식각(pre-etching)함으로써 백금막(33)에 조도를 주어 표면을 거칠게 한다. 이 때 암모니아(35)는 200~300sccm 정도의 유량으로 주입하고 250~350℃ 정도의 온도로 1분 정도 주입하며, 상기 암모니아(35)에 500~600V와 0.02~0.06A의 전기에너지를 가하여 플라즈마로 형성한다. 백금막(33)의 표면을 거칠게 함으로써 백금촉매(32) 입자가 백금막(33)의 표면과의 결합력이 약화되어 쉽게 석출될 수 있다.
제115단계에서는 아세틸렌(C2H2)과 암모니아(NH3)를 표면이 거칠어진 백금막(33)의 상면으로 주입하여 탄소나노튜브(CNT; Carbon Nano Tube)(30)를 성장시킨다. 이 때 아세틸렌의 유량은 50~70sccm 정도가 되게 하고 아세틸렌과 암모니아의 주입시간은 12~17분 정도로 하며,570~6700V, 0.08~0.16A 정도의 전기에너지를 주어 플라즈마로 형성시켜 탄소나노튜브(30)를 성장시킨다. 탄소나노튜브(30)의 성장온도는 대략 500~550도 정도가 적당하다.
여기서, 탄소나노튜브(30)는 플라즈마 화학기상증착법(PECVD; Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)법으로 성장시킨다. 도시된 바와 같이 탄소나노튜브(30)는 백금막(33)의 표면에서 성장하면서 한편으로는 에칭성 기체에 의해 석출되는 백금촉매(32)가 탄소나노튜브(30)에 흡착되어 성장한다. 백금촉매(32)는 수~수십 nm 크기의 작은 크기로 형성되어 단위무게당 표면적은 증가하는 반면, 탄소나노튜브(30)의 격자구조속에 균일하게 분산되어 응집현상은 일어나지 않아 양질의 백금촉매(32)가 제조된다.
플라즈마 화학기상증착법은, 금속촉매가 존재하는 반응기의 두 전극 사이에 아세틸렌 가스를 주입시키며, 직류 또는 고주파 전계에 의해 상기 가스를 글로우(glow) 방전시킨 다음 플라즈마로 변형시켜 그 에너지에 의해 전극상에 탄소나노튜브를 성장시키는 방법이다. 플라즈마란 글로우 방전에 의해 생성된 자유전자가 충분한 에너지를 얻어 가스 분자들과 충돌할 때 가스 이온이 생성되며 생성된 이온과 전자들의 집합을 의미한다. 탄소나노튜브를 성장시키는 방법에는 상술한 플라즈마 화학기상증착법 이외에도 전기방전법(arc discharge), 레이저 증착법(laservaporization), 열화학 기상증착법(Thermal Chemical Vapor Depostion) 및, 기상합성법(Vapor phase growth)등을 이용할 수 있다.
화학기상증착법에서는 탄소나노튜브를 증착하기 위한 반응 기체로 메탄(CH4), 아세틸렌(C2H2), 일산화탄소(CO)등이 이용되며, 이 가스는 수소(H2)나 암모니아(NH3)같은 에칭성 가스들과 혼합되어 사용된다. 상기 반응 기체 중 메탄은 고에너지 플라즈마를 이용할 경우 양호한 성질의 탄소나노튜브를 생성할 수 있으며, 아세틸렌은 상대적으로 낮은 온도에서도 탄소나노튜브의 증착이 가능하다.
본 발명에서는 식각성 기체로는 암모니아 플라즈마를 이용하고 반응성 기체로는 에틸렌 플라즈마를 이용한다.
제117단계로 제115단계에서 성장하기 시작한 탄소나노튜브(30)는 백금막에서 석출되는 백금촉매(32)가 그 표면 또는 내면에 흡착되어 계속적으로 성장한다. 탄소나노튜브(30) 성장시 탄소나노튜브(30)의 표면과 내부의 탄소에 흡착되는 백금촉매(32)의 입자 크기는 5nm 정도로 형성되므로 연료전지에 효율적으로 사용할 수 있다.
연료전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라 알칼리형(Alkali Fuel Cell), 인산형(PAFC; Phosphoric Acid Fuel Cell), 용융탄산염형(MCFC; Melted Carbonate Fuel Cell), 고체산화물형(SCFC; Solid C? Fuel Cell) 및 고체고분자전해질형(PEMFC; Solid Polymer Electrolyte Fuel Cell)로 나뉜다. 여기서, 백금촉매를 필요로 하는 연료전지는 알칼리형, 인산형, 고체고분자전해질형 연료전지이다.
알칼리형 연료전지는 전해질로 KOH 용액을 사용하며 백금촉매를 가지는 다공성 니켈을 전극으로 사용하고, 인산형 연료전지는 전해질로 인산(H2PO4)을 사용하며 백금촉매를 가지는 다공성 니켈이나 그래파이트를 전극으로 사용한다. 고체고분자전해질형 연료전지는 고분자전해질막(Nafion 등)을 전해질로 사용하며 백금촉매를 가지는 PTFE를 전극으로 사용한다.
용융탄산염형 연료전지는 용융탄산염(Li2CO3+K2CO3)을 전해질로 사용하며 전극으로 다공성 니켈을 사용하지만 백금촉매는 사용하지 않으며, 고체산화물형 연료전지도 YSZ(ZrO2+Y2O3)를 전해질로 사용하고 산화 니켈을 전극으로 사용하지만, 백금촉매는 사용하지 않는다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 백금촉매 제조방법에 의해 제조되는 백금촉매는 상술한 알칼리형, 인산형 고체고분자전해질형 전극에 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 백금촉매 제조방법에 사용되는 반응장치이다.
도 4를 참조하면, 반응용기(49)의 내부의 바닥면에는 히터(41)가 위치하고 그 상부에는 하부전극(43)이 마련되어 있다. 하부전극(43)의 상면에는 기판(31)과 백금막(33)의 다층막구조가 설치되어 있으며 하부전극(43)과 대향하여 상기 다층막구조의 상부에 상부전극(45)이 위치하고 있다. 반응용기(49)에는 외부로부터 에칭성 기체와 반응성 기체가 공급되는 공급관(47)과 반응 후 기체들이 배출되는 진공펌프(42)가 구비되어 있으며, 외부에 마련된 RF(Radio Frequency)발생기는 상부전극(45)과 하부전극(43)에 연결되어 전기 에너지를 전달한다. 상부전극(45)은 메쉬형으로 형성되어 공급관(47)으로부터 주입되는 기체를 백금막(33)의 상부로 공급할 수 있다.
다음의 표 1은 도 4에 도시된 반응장치를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 백금촉매 제조방법을 실시한 실험조건을 제시한다.
NH3플라즈마 에칭 C2H2+NH3플라즈마로 CNT 성장
NH3(sccm) 플라즈마 파워(V/A) 시간(분) 에칭온도(℃) C2H2유량(sccm) 플라즈마 파워(V/A) 시간(분) 성장온도(℃)
240 550/0.04 1 310 60 620/0.12 15 520
<표 1>
에칭성 기체로 암모니아(NH3) 기체를 백금막(33)의 상면에 공급하는 경우 진공용기(49)의 온도를 310℃ 정도로 유지하고 240sccm 정도의 유량으로 1분정도 흘려준다. 이 때 글로우 방전을 위한 플라즈마 파워는 550V/ 0.04A 정도가 되게 한다.
백금막(33)의 표면에 백금촉매 형성을 위한 전단계로 표면을 거칠게 한 다음, 반응성 기체로 에틸렌(C2H2) 기체를 선택하고 에칭성 기체인 암모니아 기체와 함께 백금막(33)상면으로 공급한다.
이 때 반응용기(49)의 탄소나노튜브 성장을 위한 온도는 520℃ 정도가 되게 하고 에틸렌 기체의 유량은 60sccm 정도로 15분 정도 백금막(33)의 상면에 공급한다. 에틸렌 기체와 암모니아 기체의 플라즈마 형성을 위한 전기에너지의 파워는 620V/0.12A 정도가 되게 공급한다.
백금막(33)의 표면에는 탄소나노튜브(30)가 형성되며 성장하기 시작하고, 백금막(33)으로부터 에칭성 기체에 의해 식각된 백금촉매(32)는 탄소나노튜브(30)의 성장과 함께 탄소나노튜브(30)의 전체 구조에 고르게 분산되며 석출된다. 탄소나노튜브(30)의 내부에는 대략 2~30nm 크기의 백금촉매(32)입자가 생성되어 흡착된다.
암모니아 플라즈마에 의한 식각 시간이 증가할수록 탄소나노튜브의 성장밀도는 감소되는 반면, 암모니아와 에틸렌 혼합 플라즈마의 양이 증가할수록 에칭이 증가하고 탄소나노튜브의 밀도는 증가한다. 또한, 탄소나노튜브 성장 시간이 증가할수록 아세틸렌의 분해가 많아지고 탄소나노튜브의 길이는 증가한다.
기판 상면에 티타늄(Ti)막을 증착한 다음, 그 상면에 백금막을 증착하고 탄소나노튜브를 성장시키는 경우, 백금과 티타늄 간의 약한 결합력으로 인해 백금 응집핵 영역은 감소하고 확산율은 증가하여 작은 크기의 백금 나노입자를 대량으로 생산할 수 있다.
더 작은 크기의 백금촉매(32)를 더 많이 제조하고 탄소나노튜브에 고르게 분산시키기 위해, 선식각공정에서 백금막(33) 표면의 거칠기를 증가시키고 에칭성 기체와 반응성 기체의 양을 증가시키면서 많은 탄소나노튜브를 빠르게 성장시킬 수 있는 조건이 요구된다. 이와 같은 성장조건에 대해 상술한 실험조건은 하나의 예시가 될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이러한 실험조건하에서 성장된 탄소나노튜브와 백금촉매에 대한 SEM(Scanning Electron Microscopy) 사진이 도 5에 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 수백nm크기의 탄소나노튜브가 수직으로 성장되며 탄소나노튜브 사이사이에 백금촉매가 석출되는 것을 볼 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 탄소나노튜브 중 하나를 확대하여 보인 TEM(Transmission Electron Microscopy)사진이다. 탄소나노튜브 내에 검은 점처럼 나타나는 수많은 백금촉매가 보이고 있다.
도 7은 도 6의 탄소나노튜브를 4배 확대한 도면이다. 도면에서 탄소나노튜브의 표면에 흡착되는 백금촉매는 검게, 내부에 흡착되는 백금촉매는 흐리게 나타나고 있는 것을 볼 수 있다.
도 8은 도 7에 도시된 탄소나노튜브를 더욱 확대한 TEM 사진으로 외부에 흡착된 백금촉매는 대략 5.27nm정도의 지름을 가지며 내부에 흡착되어 흐리게 보이는 백금촉매는 대략 3.33nm 정도의 지름을 가지는 것을 볼 수 있다.
이로부터 본 발명의 연료전지용 전극 촉매제조방법은 백금촉매의 지름이 3~4nm정도가 되도록 아주 작게 석출시켜 연료전지에 사용되는 전극에 도포되는 백금촉매의 단위무게당 표면적을 확대시킴으로써 전극의 반응성을 증가시켜 연료전지의 성능을 전체적으로 향상시킬 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.
예를 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상에 의해 다른 종류의 금속촉매도 탄소나노튜브를 성장시키는 과정에서 상술한 백금촉매 제조방법과 유사한 방법으로 수 nm 크기로 석출할 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고특허청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 연료전지의 전극용 백금촉매 제조방법의 장점은 백금촉매를 수 nm 이하의 크기로 다량 생산할 수 있어 연료전지의 전극에 이용함으로써 연료전지의 전극의 반응성을 향상시켜 전체적으로 연료전지의 성능을 향상시킬 수 있다는 것이다.

Claims (14)

  1. 기판 상에 백금(Pt)막을 증착하는 제1단계;
    상기 백금막을 에칭성 기체로 식각하여 백금막의 표면을 거칠게 하는 제2단계;
    상기 백금막에 반응성 기체와 에칭성 기체를 공급하여 수십 nm 이하의 크기를 가지는 백금 촉매를 석출시켜 탄소나노튜브에 균일하게 흡착되도록 상기 탄소나노튜브를 성장시키는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 전극용 백금촉매 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1단계에서,
    상기 백금막은 10 내지 50Å정도의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 전극용 백금촉매 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1단계에서,
    상기 기판은 실리콘으로 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 전극용 백금촉매 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1단계에서,
    상기 기판과 상기 백금막 사이의 계면에 티타늄(Ti)막을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 전극용 백금촉매 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제2단계에서,
    상기 에칭성 기체는 암모니아(NH3)인 것을 특징으로 하는 연료전지의 전극용 백금촉매 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제2단계에서,
    상기 백금막의 상면에 상기 암모니아를 310℃ 정도의 온도에서 240sccm 정도의 유량으로 1분 정도 주입하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 전극용 백금촉매 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제2단계에서,
    상기 암모니아에 550V 및 0.04A 정도의 전기 에너지를 인가하여 플라즈마로 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 전극용 백금촉매 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제3단계에서,
    상기 반응성 기체는 에틸렌(C2H2)인 것을 특징으로 하는 연료전지의 전극용 백금촉매 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제3단계에서,
    상기 에틸렌에 520℃ 정도의 온도에서 60sccm 정도의 유량으로 15분 정도 주입하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 전극용 백금촉매 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제3단계에서,
    상기 에틸렌과 암모니아에 620V 및 0.12A의 전기 에너지를 인가하여 플라즈마로 형성하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 전극용 백금촉매 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제1단계에서,
    상기 백금막은 화학기상증착법 또는 단원자층증착법으로 증착하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 전극용 백금촉매 제조방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 제2단계에서,
    상기 백금막을 RIE법을 이용해 식각하는 것을 특징으로 하는 연료전지의 전극용 백금촉매 제조방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 제3단계에서,
    상기 탄소나노튜브를 플라즈마 화학기상증착법을 이용해 성장시키는 것을 특징으로 하는 연료전지의 전극용 백금촉매 제조방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 제3단계에서,
    상기 백금촉매는 3 내지 5nm의 크기로 석출되는 것을 특징으로 하는 연료전지의 전극용 백금촉매 제조방법.
KR10-2002-0056478A 2002-09-17 2002-09-17 탄소나노튜브를 이용한 연료전지의 전극용 백금촉매제조방법 KR100459060B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0056478A KR100459060B1 (ko) 2002-09-17 2002-09-17 탄소나노튜브를 이용한 연료전지의 전극용 백금촉매제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0056478A KR100459060B1 (ko) 2002-09-17 2002-09-17 탄소나노튜브를 이용한 연료전지의 전극용 백금촉매제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040025987A KR20040025987A (ko) 2004-03-27
KR100459060B1 true KR100459060B1 (ko) 2004-12-03

Family

ID=37328572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-0056478A KR100459060B1 (ko) 2002-09-17 2002-09-17 탄소나노튜브를 이용한 연료전지의 전극용 백금촉매제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100459060B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8067062B2 (en) 2007-02-15 2011-11-29 Korea Institute Of Energy Research Carbon nano tube electrode formed by directly growing carbon nano tube on surface of carbon paper and supporting platinum-based nano catalyst on carbon nano tube using CVD method and manufacturing method thereof

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100503044C (zh) * 2004-12-15 2009-06-24 中国科学院物理研究所 一种碳绒球负载型催化剂及其制备方法和用途
KR100681169B1 (ko) * 2005-07-19 2007-02-09 아주대학교산학협력단 플라즈마를 이용한 연료전지의 전극촉매용 백금계열나노입자의 제조방법 및 그 제조장치
KR100719633B1 (ko) * 2006-01-06 2007-05-17 지에스칼텍스 주식회사 연료전지용 전극 촉매 및 그 제조 방법
WO2009072683A1 (en) 2007-12-04 2009-06-11 Hanwha Chemical Corperation Process for the electrochemical catalysts of fuel cells based on polymer electrolytes
CN101969128B (zh) * 2010-09-26 2012-12-26 南昌大学 一种通过原位合成法在多壁碳纳米管表面可控负载金属铂的方法
KR101799640B1 (ko) 2015-08-20 2017-11-21 숭실대학교산학협력단 메조-매크로포러스 구조의 다공성 탄소 촉매 제조방법
KR101808910B1 (ko) 2015-08-20 2018-01-19 숭실대학교산학협력단 전이금속과 질소가 도핑된 다공성 탄소 촉매 제조방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59127372A (ja) * 1983-01-12 1984-07-23 Hitachi Ltd 燃料電池用電極
JPH04141235A (ja) * 1990-09-29 1992-05-14 Stonehard Assoc Inc アノード極用電極触媒
KR20000051609A (ko) * 1999-01-23 2000-08-16 박호군 용융 탄산염 연료 전지용 개질 촉매 및 그의 제조 방법
KR20000063843A (ko) * 2000-08-07 2000-11-06 이홍기 고분자 전해질 연료전지용 백금-금속산화물 촉매의 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59127372A (ja) * 1983-01-12 1984-07-23 Hitachi Ltd 燃料電池用電極
JPH04141235A (ja) * 1990-09-29 1992-05-14 Stonehard Assoc Inc アノード極用電極触媒
KR20000051609A (ko) * 1999-01-23 2000-08-16 박호군 용융 탄산염 연료 전지용 개질 촉매 및 그의 제조 방법
KR20000063843A (ko) * 2000-08-07 2000-11-06 이홍기 고분자 전해질 연료전지용 백금-금속산화물 촉매의 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8067062B2 (en) 2007-02-15 2011-11-29 Korea Institute Of Energy Research Carbon nano tube electrode formed by directly growing carbon nano tube on surface of carbon paper and supporting platinum-based nano catalyst on carbon nano tube using CVD method and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040025987A (ko) 2004-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100759547B1 (ko) 연료전지용 탄소나노튜브, 그 제조방법 및 이를 채용한연료전지
JP4907163B2 (ja) 燃料電池用電極、これを備えた燃料電池、及び燃料電池用電極の製造方法
JP5005015B2 (ja) 燃料電池用電極、これを含む燃料電池システム及び燃料電池用電極の製造方法
KR100730119B1 (ko) 1 이상의 개방부를 갖는 탄소 나노 구형 입자, 그제조방법, 상기 탄소 나노 구형 입자를 이용한 탄소 나노구형 입자 담지촉매 및 이를 채용한 연료전지
EP3802418B1 (en) Methods for forming carbon nanostructured materials
JP3655208B2 (ja) 燃料電池、燃料電池用電極およびその製造方法
JP2008239369A (ja) カーボンナノウォール(cnw)の精製方法、精製されたカーボンナノウォール、燃料電池用触媒層の製造方法、燃料電池用触媒層、及び固体高分子型燃料電池
KR100459060B1 (ko) 탄소나노튜브를 이용한 연료전지의 전극용 백금촉매제조방법
CN103259023A (zh) 一种氢燃料电池电极材料制备方法
JP5074662B2 (ja) 燃料電池用触媒層の製造方法及び製造装置
JP5074663B2 (ja) 燃料電池構造の製造方法
JP2009064591A (ja) 燃料電池用電極とその製造方法並びに該電極を用いた膜電極接合体
US8110248B2 (en) Fuel cell structure and method of manufacturing same
KR102568966B1 (ko) 복합재 기반 연료전지
KR100741139B1 (ko) 1 이상의 개방부를 갖는 탄소 나노 구형 입자, 그제조방법, 상기 탄소 나노 구형 입자를 이용한 탄소 나노구형 입자 담지촉매 및 이를 채용한 연료전지
CN109273730A (zh) 一种氢燃料电池电极材料的制备方法
Azadfalah et al. Problems, components and methods for making polymer fuel cell electrodes and applying nanotechnology to solve their problems

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20081027

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee