KR100716032B1 - Apparatus and method for producing catalyst and Cobalt and Platinum supported catalyst using Carbon nano fibers for fuel cell - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 촉매 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 그 구성은, 카본 나노 파이버의 불순물을 제거하기 위하여, 다수의 카본 나노 파이버가 담가져 산세 처리되는 질산용액이 수용되어 있는 산세 처리조; 다수의 상기 카본 나노 파이버 간 엉김을 방지하기 위하여, 상기 질산용액에 담가진 상기 카본 나노 파이버에 초음파를 분산하는 초음파 발생기; 상기 산세 처리조가 담가지는 60℃ 내지 80℃의 물이 수용되어 있는 항온조; 상기 산세 처리조에 담가진 상기 카본 나노 파이버에 잔류하는 질산용액을 제거하기 위한 여과기; 질산용액이 제거된 상기 카본 나노 파이버가 담가져 수세 처리되는 증류수가 수용되어 있는 수세 처리조; 수세 처리된 상기 카본 나노 파이버의 잔류 수분을 제거하기 위하여, 상기 카본 나노 파이버를 100℃ 내지 150℃ 정도로 가열하여 건조시키는 제 1오븐부재; 건조된 상기 카본 나노 파이버가 담가지며, 백금수화물이 투입되어 초음파 세척기에 의해 분산된 백금이온이 포함된 아세톤 용매가 수용되어 있는 제 1수조; 상기 카본 나노 파이버가 상기 백금이온을 충분히 흡착할 수 있도록 하고, 불순물 함입을 막기 위하여, 상기 카본 나노 파이버가 담가진 상기 제 1수조를 밀봉하는 제 1밀봉부재; 상기 제 1수조 내의 아세톤 용매를 증발시키기 위하여, 65℃ 내지 100℃로 상기 제 1수조를 물중탕 처리하는 제 1로터리 이베포레이터; 상기 백금이온이 흡착된 카본 나노 파이버를 건조시키기 위하여, 상기 백금이온이 흡착된 상기 카본 나노 파이버를 100℃ 내지 120℃ 정도로 가열하여 건조시키 는 제 2오븐부재; 상기 카본 나노 파이버에 담지된 상기 백금이온을 백금으로 환원시키는 제 1수소 환원 장치; 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버가 담가지며, 철수화물이 투입되어 초음파 세척기에 의해 분산된 철이온이 포함된 아세톤 용매가 수용되어 있는 제 2수조; 상기 백금을 흡착한 카본 나노 파이버가 상기 철이온을 충분히 흡착할 수 있도록 하고, 불순물 함입을 막기 위하여, 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버가 담가진 상기 제 2수조를 밀봉하는 제 2밀봉부재; 상기 제 2수조 내의 아세톤 용매를 증발시키기 위하여, 65℃ 내지 100℃로 상기 제 2수조를 물중탕 처리하는 제 2로터리 이베포레이터; 상기 철이온과 상기 백금을 덤자한 카본 나노 파이버를 건조시키기 위하여, 상기 철이온과 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버를 100℃ 내지 120℃ 정도로 가열하여 건조시키는 제 3오븐부재; 및 상기 철이온과 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버에 흡착된 상기 철이온을 철로 환원시키는 제 2수소 환원 장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 이로부터 고성능, 고효율, 고안정성의 코발트-백금 촉매를 제조할 수 있고, 제조원가가 절감될 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an apparatus and method for producing a cobalt-platinum catalyst for a fuel cell using carbon nanofibers, the composition of which includes a nitrate solution in which a plurality of carbon nanofibers are immersed and pickled to remove impurities from the carbon nanofibers Housed pickling treatment tank; An ultrasonic generator for dispersing ultrasonic waves in the carbon nanofibers soaked in the nitric acid solution to prevent entanglement between the plurality of carbon nanofibers; A thermostat containing 60 ° C. to 80 ° C. water in which the pickling treatment tank is immersed; A filter for removing nitric acid solution remaining in the carbon nanofibers soaked in the pickling treatment tank; A water washing tank containing distilled water in which the carbon nanofibers from which nitric acid solution has been removed are soaked and washed with water; A first oven member for drying the carbon nanofibers by heating the carbon nanofibers in an amount of about 100 ° C. to 150 ° C. in order to remove residual moisture of the water washed carbon nanofibers; A first bath in which the dried carbon nanofibers are immersed and acetone solvent containing platinum ions dispersed by platinum hydrate and dispersed by an ultrasonic cleaner is accommodated; A first sealing member for sealing the first bath in which the carbon nanofibers are soaked to allow the carbon nanofibers to sufficiently adsorb the platinum ions and to prevent impurities from entering; A first rotary evaporator for treating the first bath in a water bath at 65 ° C. to 100 ° C. to evaporate the acetone solvent in the first bath; A second oven member for drying the carbon nanofibers on which the platinum ions are adsorbed and dried by heating the carbon nanofibers on which the platinum ions are adsorbed at about 100 ° C. to 120 ° C .; A first hydrogen reduction device for reducing the platinum ions supported on the carbon nanofibers to platinum; A second bath in which the carbon nanofibers carrying the platinum are immersed and in which acetone solvent containing iron ions dispersed by an ultrasonic washing machine containing iron hydrate is contained; A second sealing member for sealing the second bath in which the carbon nanofibers carrying the platinum are immersed so that the carbon nanofibers adsorbing the platinum can sufficiently adsorb the iron ions and prevent impurities from entering; A second rotary evaporator for treating the second bath in a water bath at 65 ° C. to 100 ° C. to evaporate the acetone solvent in the second bath; A third oven member for heating and drying the carbon nanofibers carrying the iron ions and the platinum at about 100 ° C. to 120 ° C. to dry the carbon nano fibers in which the iron ions and the platinum are deposited; And a second hydrogen reduction device for reducing the iron ions adsorbed to the carbon nanofibers carrying the iron ions and the platinum to iron, from which high-performance, high-efficiency, high stability cobalt-platinum is formed. It is possible to produce a catalyst, there is an effect that the manufacturing cost can be reduced.

Description

카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 촉매 제조 장치 및 방법{Apparatus and method for producing catalyst and Cobalt and Platinum supported catalyst using Carbon nano fibers for fuel cell}Apparatus and method for producing catalyst and Cobalt and Platinum supported catalyst using Carbon nano fibers for fuel cell}

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 담지 촉매 제조 장치를 순차적으로 도시한 개념도.1 is a conceptual view sequentially showing a cobalt-platinum supported catalyst manufacturing apparatus for a fuel cell using carbon nanofibers according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 제 1수소 환원 장치를 상세히 도시한 개념도.FIG. 2 is a conceptual view illustrating the first hydrogen reduction device of FIG. 1 in detail. FIG.

도 3의 a,b는 도 1의 카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 담지 촉매 제조 장치에 의해 제조된 연료전지용 코발트-백금 담지 촉매를 도시한 개념도.3 a and b are conceptual views illustrating a cobalt-platinum supported catalyst for a fuel cell manufactured by a cobalt-platinum supported catalyst manufacturing apparatus for a fuel cell using the carbon nanofibers of FIG. 1.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 담지 촉매 제조 방법을 순차적으로 도시한 순서도.Figure 4 is a flow chart sequentially showing a method for preparing a cobalt-platinum supported catalyst for a fuel cell using carbon nanofibers according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 산세 처리조 20 : 초음파 발생기10: pickling treatment tank 20: ultrasonic generator

30 : 항온조 40 : 여과기30: thermostat 40: filter

50 : 수세 처리조 60 : 제 1오븐부재50: water washing treatment tank 60: first oven member

70,70' : 제 1,2수조 75,75' : 제 1,2밀봉부재70,70 ': First and second tank 75,75': First and second sealing member

80,80' : 제 1,2로터리 이베포레이터 90,90' : 제 2,3오븐부재80,80 ': 1st, 2nd rotary evaporator 90,90': 2nd, 3rd oven member

95,95' : 제 1,2수소 환원 장치 951 : 제 1석영관95,95 ': 1st and 2nd hydrogen reduction device 951: 1st quartz tube

953 : 제 1질소가스 도입부 955 : 제 1수소가스 도입부953: first nitrogen gas introduction unit 955: first hydrogen gas introduction unit

957 : 제 1가스 배기부 959 : 제 1히팅코일957: first gas exhaust 959: first heating coil

본 발명은 카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 촉매 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cobalt-platinum catalyst production apparatus and method for a fuel cell using carbon nanofibers.

연료전지란 연료의 화학에너지를 전기에너지로 변화시키는 발전 소자로서 최근 자동차, 주택, 휴대기기 등에 전원 공급원으로 연료전지를 이용하는 연구가 진행되고 있다. 이러한 연료전지에 있어 에너지 밀도를 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. 또한, 촉매가 효과적으로 균일한 분산을 이루기 위한 담체의 개발도 급진전되고 있으며, 특히 불균일계의 촉매는 제조공정 중 열처리 온도나 반응온도에 의해 불안정하기 쉬워 담체에 분산시켜 사용하는 것이 일반적인 방법이다.A fuel cell is a power generation element that converts chemical energy of fuel into electrical energy. Recently, research on using a fuel cell as a power supply source for automobiles, houses, and mobile devices has been conducted. In such fuel cells, research on electrodes, fuels, and electrolyte membranes has been actively conducted to increase energy density to improve output density and output voltage. In particular, attempts to increase the reactivity of catalysts to improve the conductivity of electrodes have been made. have. The performance of the electrode is greatly influenced by the ease of mass transfer, such as the diffusion of reactants into the catalyst bed and the discharge of reaction products, which improves as the reaction surface area of the catalyst increases. Therefore, in order to increase the reactivity of the catalyst present in the electrode, it is necessary to reduce the particle diameter of the catalyst to a size of several nm to increase the reaction surface area. In addition, the development of carriers for effective uniform dispersion of catalysts is also rapidly progressing. In particular, heterogeneous catalysts are generally unstable due to heat treatment temperature or reaction temperature during the manufacturing process, and it is a common method to disperse them in carriers.

상기와 같이 연료전지용 촉매의 반응성을 높이기 위한 촉매의 담체로서 카본블랙(carbon black), 활성탄(activated carbon)이 상용되어 왔으며, 이러한 카본블랙이나 활성탄은 산화제에 취약한 단점과 기계적 강도가 낮기 때문에 플러깅(plugging) 현상이 유발되어 제조과정 중 불순물이 함유될 수 있으며, 열화가 쉽고, 다공질 산화물로서 고온조건 반응에서 불안정하며, 농도변화, 온도, 압력에 의해 쉽게 탈착 현상이 발생하여 흡착 용량과 흡착 선택성이 낮게 되어 반응기에서 담체의 구조가 부서지게 되었을 때 막힘 현상이 발생될 수 있다는 문제점이 있다.As described above, carbon black and activated carbon have been commonly used as a carrier for catalysts to increase the reactivity of the catalyst for fuel cells. Such carbon black or activated carbon is vulnerable to oxidizing agents and has low mechanical strength. Impurity can be contained during the manufacturing process due to plugging phenomenon, easy to deteriorate, unstable under high temperature condition reaction as a porous oxide, and desorption phenomenon occurs easily due to concentration change, temperature and pressure. There is a problem that clogging may occur when the structure of the carrier is broken in the reactor is low.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 고성능, 고효율, 고안정성의 코발트-백금 촉매를 제조할 수 있고, 제조원가가 절감될 수 있는 카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 촉매 제조 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-described problems, the cobalt-platinum catalyst manufacturing apparatus for fuel cells using carbon nanofibers can manufacture a high-performance, high-efficiency, high stability cobalt-platinum catalyst, the production cost can be reduced And to provide a method.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 담지 촉매 제조 장치는, 카본 나노 파이버의 불순물을 제거하기 위하여, 다수의 카본 나노 파이버가 담가져 산세 처리되는 질산용액이 수용되어 있는 산세 처리조; 다수의 상기 카본 나노 파이버 간 엉김을 방지하기 위하여, 상기 질산용액에 담가진 상기 카본 나노 파이버에 초음파를 분산하는 초음파 발생기; 상기 산세 처리조가 담가지는 60℃ 내지 80℃의 물이 수용되어 있는 항온조; 상기 산세 처리조에 담가진 상기 카본 나노 파이버에 잔류하는 질산용액을 제거하기 위한 여과기; 질산용액이 제거된 상기 카본 나노 파이버가 담가져 수세 처리되는 증류수가 수용되어 있는 수세 처리조; 수세 처리된 상기 카본 나노 파이버의 잔류 수분을 제거하기 위하여, 상기 카본 나노 파이버를 100℃ 내지 150℃ 정도로 가열하여 건조시키는 제 1오븐부재; 건조된 상기 카본 나노 파이버가 담가지며, 백금수화물이 투입되어 초음파 세척기에 의해 분산된 백금이온이 포함된 아세톤 용매가 수용되어 있는 제 1수조; 상기 카본 나노 파이버가 상기 백금이온을 충분히 흡착할 수 있도록 하고, 불순물 함입을 막기 위하여, 상기 카본 나노 파이버가 담가진 상기 제 1수조를 밀봉하는 제 1밀봉부재; 상기 제 1수조 내의 아세톤 용매를 증발시키기 위하여, 65℃ 내지 100℃로 상기 제 1수조를 물중탕 처리하는 제 1로터리 이베포레이터; 상기 백금이온이 흡착된 상기 카본 나노 파이버를 건조시키기 위하여, 상기 백금이온이 흡착된 상기 카본 나노 파이버를 100℃ 내지 120℃ 정도로 가열하여 건조시키는 제 2오븐부재; 상기 카본 나노 파이버에 담지된 상기 백금이온을 백금으로 환원시키는 제 1수소 환원 장치; 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버가 담가지며, 코발트수화물이 투입되어 초음파 세척기에 의해 분산된 코발트이온이 포함된 아세톤 용매가 수용되어 있는 제 2수조; 상기 백금을 흡착한 카본 나노 파이버가 상기 코발트이온을 충분히 흡착할 수 있도록 하고, 불순물 함입을 막기 위하여, 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버가 담가진 상기 제 2수조를 밀봉하는 제 2밀봉부재; 상기 제 2수조 내의 아세톤 용매를 증발시키기 위하여, 65℃ 내지 100℃로 상기 제 2수조를 물중탕 처리하는 제 2로터리 이베포레이터; 상기 코발트이온과 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버를 건조시키기 위하여, 상기 코발트이온과 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버를 100℃ 내지 120℃ 정도로 가열하여 건조시키는 제 3오븐부재; 및 상기 코발트이온과 상기 백금을 흡착한 카본 나노 파이버에 흡착된 상기 코발트이온을 코발트로 환원시키는 제 2수소 환원 장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The cobalt-platinum supported catalyst manufacturing apparatus for a fuel cell using the carbon nanofiber of the present invention for achieving the above object is, in order to remove impurities of the carbon nanofiber, a plurality of carbon nanofibers are nitrate solution which is pickled and pickled Housed pickling treatment tank; An ultrasonic generator for dispersing ultrasonic waves in the carbon nanofibers soaked in the nitric acid solution to prevent entanglement between the plurality of carbon nanofibers; A thermostat containing 60 ° C. to 80 ° C. water in which the pickling treatment tank is immersed; A filter for removing nitric acid solution remaining in the carbon nanofibers soaked in the pickling treatment tank; A water washing tank containing distilled water in which the carbon nanofibers from which nitric acid solution has been removed are soaked and washed with water; A first oven member for drying the carbon nanofibers by heating the carbon nanofibers in an amount of about 100 ° C. to 150 ° C. in order to remove residual moisture of the water washed carbon nanofibers; A first bath in which the dried carbon nanofibers are immersed and acetone solvent containing platinum ions dispersed by platinum hydrate and dispersed by an ultrasonic cleaner is accommodated; A first sealing member for sealing the first bath in which the carbon nanofibers are soaked to allow the carbon nanofibers to sufficiently adsorb the platinum ions and to prevent impurities from entering; A first rotary evaporator for treating the first bath in a water bath at 65 ° C. to 100 ° C. to evaporate the acetone solvent in the first bath; A second oven member for drying the carbon nanofibers on which the platinum ions are adsorbed and heated by drying the carbon nanofibers on which the platinum ions are adsorbed at about 100 ° C. to 120 ° C .; A first hydrogen reduction device for reducing the platinum ions supported on the carbon nanofibers to platinum; A second bath in which the carbon nanofibers carrying the platinum are immersed and in which acetone solvent containing cobalt ions dispersed by ultrasonic cleaning is accommodated by cobalt hydrate; A second sealing member for sealing the second tank in which the carbon nanofibers carrying the platinum are loaded so that the carbon nanofibers adsorbing the platinum sufficiently adsorb the cobalt ions and prevent impurity incorporation; A second rotary evaporator for treating the second bath in a water bath at 65 ° C. to 100 ° C. to evaporate the acetone solvent in the second bath; A third oven member for drying the cobalt ions and the platinum-carrying carbon nanofibers by heating the cobalt ions and the platinum-carrying carbon nanofibers at about 100 ° C. to about 120 ° C .; And a second hydrogen reduction device for reducing the cobalt ions adsorbed onto the carbon nanofibers adsorbed with the cobalt ions and the platinum to cobalt.

상기에 있어서, 상기 제 1수소 환원 장치는, 상기 백금이온이 흡착된 카본 나노 파이버가 내부로 장입되는 제 1석영관; 상기 제 1석영관과 연결되어 있어 상기 제 1석영관 내부로 질소가스를 공급하며, 제 1유량조절기가 구비된 제 1질소가스 도입부; 상기 제 1석영관과 연결되어 있어 상기 제 1석영관 내부로 수소가스를 공급하며, 제 2유량조절기가 구비된 제 1수소가스 도입부; 상기 제 1석영관과 연결되어 수소환원 반응후 가스가 배출되는 제 1가스 배기부; 및 상기 제 1석영관의 외부에 설치되어 상기 제 1석영관 내부를 900℃ 내지 1200℃로 가열하는 제 1히팅코일;을 포함하여 구성되고, 상기 제 2수소 환원 장치는, 상기 코발트이온과 상기 백금을 흡착한 카본 나노 파이버가 내부로 장입되는 제 2석영관; 상기 제 2석영관과 연결되어 있어 상기 제 2석영관 내부로 질소가스를 공급하며, 제 3유량조절기가 구비된 제 2질소가스 도입부; 상기 제 2석영관과 연결되어 있어 상기 제 2석영관 내부로 수소가스를 공급하며, 제 4유량조절기가 구비된 제 2수소가스 도입부; 상기 제 2석영관과 연결되어 수소환원 반응후 가스가 배출되는 제 2가스 배기부; 및 상기 제 2석영관의 외부에 설치되어 상기 제 2석영관 내부를 500℃ 내지 650℃로 가열하는 제 2히팅코일;을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.In the above, the first hydrogen reduction device, the first quartz tube in which the carbon nanofibers adsorbed the platinum ions are charged into the interior; A first nitrogen gas introduction part connected to the first quartz tube to supply nitrogen gas into the first quartz tube and having a first flow regulator; A first hydrogen gas introduction part connected to the first quartz tube to supply hydrogen gas into the first quartz tube and having a second flow regulator; A first gas exhaust part connected to the first quartz tube to discharge gas after a hydrogen reduction reaction; And a first heating coil installed outside the first quartz tube to heat the inside of the first quartz tube to 900 ° C. to 1200 ° C., wherein the second hydrogen reduction device includes the cobalt ion and the A second quartz tube into which carbon nanofibers adsorbed platinum are charged into the interior; A second nitrogen gas introduction part connected to the second quartz tube to supply nitrogen gas into the second quartz tube and having a third flow controller; A second hydrogen gas introduction part connected to the second quartz tube to supply hydrogen gas into the second quartz tube and having a fourth flow regulator; A second gas exhaust part connected to the second quartz tube to discharge gas after a hydrogen reduction reaction; And a second heating coil installed outside the second quartz tube and heating the inside of the second quartz tube to 500 ° C to 650 ° C.

한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 담지 촉매 제조 방법은, (a) 카본 나노 파이버의 불순물을 제거하기 위하여, 카본 나노 파이버를 질산용액이 수용된 산세처리조에 담가 산세 처리하는 단계; (b) 다수의 상기 카본 나노 파이버 간 엉김을 방지하기 위하여, 상기 (a)단계의 산세처리조에 초음파를 분산하는 단계; (c) 상기 (b)단계의 산세처리조를 60℃ 내지 80℃의 물이 수용된 항온조에 투입하여 끓이는 단계; (d) 상기 카본 나노 파이버에 잔류하는 질산용액을 제거하기 위하여, 상기 카본 나노 파이버를 여과시키는 단계; (e) 상기 카본 나노 파이버를 수세 처리하는 단계; (f) 상기 카본 나노 파이버에 잔류하는 수분을 제거하기 위하여, 상기 카본 나노 파이버를 100℃ 내지 150℃ 정도로 가열하여 건조시키는 단계; (g) 상기 카본 나노 파이버를 백금수화물이 투입되어 분산된 백금이온이 포함된 아세톤 용매가 수용되어 있는 수조에 투입하는 단계; (h) 상기 카본 나노 파이버가 상기 백금이온을 충분히 흡착할 수 있도록 상기 (g)단계의 수조를 밀봉시키는 단계; (i) 상기 (h)단계의 수조 내의 아세톤 용매를 증발시키기 위하여, 상기 수조를 65℃ 내지 100℃로 물중탕 처리하는 단계; (j) 상기 백금이온이 흡착된 상기 카본 나노 파이버를 건조시키기 위하여, 상기 카본 나노 파이버를 100℃ 내지 120℃ 정도로 가열하여 건조시키는 단계; (k) 제 1수소 환원 장치를 이용하여 상기 카본 나노 파이버에 흡착된 상기 백금이온을 백금으로 환원시키는 단계; (l) 상기 (k)단계에서 얻어진 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버를 코발트수화물이 투입되어 분산된 코발트이온이 포함된 아세톤 용매가 수용되어 있는 수조에 투입하는 단계; (m) 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버가 상기 코발트이온을 충분히 흡착할 수 있도록 상기 (l)단계의 수조를 밀봉 시키는 단계; (n) 상기 (m)단계의 수조 내의 아세톤 용매를 증발시키기 위하여, 상기 수조를 65℃ 내지 100℃로 물중탕 처리하는 단계; (o) 상기 코발트이온과 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버를 건조시키기 위하여, 상기 코발트이온과 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버를 100℃ 내지 120℃ 정도로 가열하여 건조시키는 단계; 및 (p) 제 2수소 환원 장치를 이용하여 상기 코발트이온과 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버에 흡착된 상기 코발트이온을 코발트로 환원시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.On the other hand, cobalt-platinum supported catalyst production method for a fuel cell using the carbon nanofiber of the present invention for achieving the above object, (a) in order to remove impurities of the carbon nanofiber, the carbon nanofiber is pickled with a nitric acid solution Pickling and soaking in a treatment tank; (b) dispersing ultrasonic waves in the pickling bath of step (a) to prevent entanglement between the plurality of carbon nanofibers; (c) putting the pickling treatment tank of step (b) into a thermostatic bath containing water of 60 ° C. to 80 ° C. to boil; (d) filtering the carbon nanofibers to remove nitric acid solution remaining in the carbon nanofibers; (e) washing the carbon nanofibers with water; (f) drying the carbon nanofibers by heating the carbon nanofibers in an amount of about 100 ° C. to 150 ° C. to remove moisture remaining in the carbon nanofibers; (g) injecting the carbon nanofibers into a tank containing acetone solvent containing platinum ions dispersed by platinum hydrate; (h) sealing the water tank of step (g) to allow the carbon nanofibers to sufficiently adsorb the platinum ions; (i) treating the bath with a water bath at 65 ° C. to 100 ° C. to evaporate the acetone solvent in the bath of step (h); (j) drying the carbon nanofibers by heating the carbon nanofibers at about 100 ° C. to about 120 ° C. to dry the carbon nanofibers onto which the platinum ions are adsorbed; (k) reducing the platinum ions adsorbed on the carbon nanofibers to platinum using a first hydrogen reduction device; (l) injecting the carbon nanofibers carrying the platinum obtained in step (k) into a water bath containing acetone solvent containing cobalt ions dispersed by cobalt hydrate; (m) sealing the water tank of step (l) so that the platinum-supported carbon nanofibers can sufficiently adsorb the cobalt ions; (n) treating the water bath with a water bath at 65 ° C. to 100 ° C. to evaporate the acetone solvent in the water tank of step (m); (o) heating the carbon nanofibers carrying the cobalt ions and the platinum to a temperature of about 100 ° C. to 120 ° C. to dry the carbon nanofibers carrying the cobalt ions and the platinum; And (p) reducing the cobalt ions adsorbed onto the carbon nanofibers carrying the cobalt ions and the platinum to the cobalt using a second hydrogen reduction device.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시 예에 따른 카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 촉매 제조 장치를 살펴보기로 한다.An apparatus for preparing a cobalt-platinum catalyst for a fuel cell using carbon nanofibers according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 담지 촉매 제조 장치를 순차적으로 도시한 개념도이고, 도 2는 도 1의 제 1수소 환원 장치를 상세히 도시한 개념도이며, 도 3의 a,b는 도 1의 카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 담지 촉매 제조 장치에 의해 제조된 연료전지용 코발트-백금 담지 촉매를 도시한 개념도이다.1 is a conceptual view sequentially showing an apparatus for preparing a cobalt-platinum supported catalyst for a fuel cell using carbon nanofibers according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a conceptual view illustrating the first hydrogen reduction apparatus of FIG. 1 in detail. 3A and 3B are conceptual views illustrating a cobalt-platinum supported catalyst for a fuel cell manufactured by a cobalt-platinum supported catalyst manufacturing apparatus for a fuel cell using the carbon nanofibers of FIG. 1.

도 1에 도시한 바와 같이, 실시 예의 카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 담지 촉매 제조 장치는 산세 처리조(10a)와 초음파 발생기(20a)와 항온조(30a)와 여과기(40a)와 수세 처리조(50a)와 제 1오븐부재(60a)와 제 1수 조(70a)와 제 1밀봉부재(75a)와 제 1로터리 이베포레이터(80a)와 제 2오븐부재(90a)와 제 1수소 환원 장치(95a)와 제 2수조(70a')와 제 2밀봉부재(75a')와 제 2로터리 이베포레이터(80a')와 제 3오븐부재(90a')와 제 2수소 환원 장치(95a')를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 1, an apparatus for preparing a cobalt-platinum supported catalyst for fuel cells using carbon nanofibers according to an embodiment includes a pickling treatment tank 10a, an ultrasonic generator 20a, a thermostat 30a, a filter 40a, and a water washing treatment. Tank 50a, first oven member 60a, first water tank 70a, first sealing member 75a, first rotary evaporator 80a, second oven member 90a, and first hydrogen Reduction device 95a, second water tank 70a ', second sealing member 75a', second rotary evaporator 80a ', third oven member 90a' and second hydrogen reduction device 95a ') Is done.

산세 처리조(10a)에는 다수의 카본 나노 파이버(CNFs)가 투입되며, 카본 나노 파이버(CNFs)의 불순물을 제거하기 위하여, 카본 나노 파이버(CNFs)가 담가져 산세 처리되는 30% 농도의 질산(HNO3)용액이 수용되어 있다.A large number of carbon nanofibers (CNFs) are introduced into the pickling treatment tank 10a, and in order to remove impurities of the carbon nanofibers (CNFs), carbon nanofibers (CNFs) are immersed in a 30% concentration of nitric acid ( HNO 3 ) solution is contained.

이러한 산세 처리조(10a)에 수용된 질산용액에 다수의 카본 나노 파이버(CNFs)가 담가져 산세 처리되며, 카본 나노 파이버(CNFs)는 산세 처리에 의해 무기물과 유기물 등의 불순물이 제거되고, 카본 나노 파이버(CNFs)의 표면적과 기공의 부피가 증가되어 후술하는 코발트이온 및 백금이온의 흡착능력과 분산성이 증가된다.A large number of carbon nanofibers (CNFs) are immersed in the nitric acid solution contained in the pickling treatment tank 10a, and the carbon nanofibers (CNFs) are pickled to remove impurities such as inorganic and organic substances, and carbon nanofibers are removed. The surface area of the fibers (CNFs) and the volume of the pores are increased to increase the adsorption capacity and dispersibility of cobalt ions and platinum ions described later.

초음파 발생기(20a)는 질산용액에 담가진 카본 나노 파이버(CNFs)에 초음파를 분산하여, 다수의 카본 나노 파이버(CNFs) 간 엉김을 방지한다.The ultrasonic generator 20a disperses ultrasonic waves in carbon nanofibers (CNFs) immersed in nitric acid solution to prevent entanglement between a plurality of carbon nanofibers (CNFs).

항온조(30a)는 60℃ 내지 80℃의 물이 수용되어 있어, 이 물에 산세 처리조(10a)가 담가진다.The thermostatic bath 30a contains water at 60 ° C to 80 ° C, and the pickling treatment tank 10a is immersed in the water.

여과기(40a)는 산세 처리조(10a)에 담가진 카본 나노 파이버(CNFs)에 잔류하는 질산용액을 제거한다.The filter 40a removes the nitric acid solution remaining in the carbon nanofibers (CNFs) immersed in the pickling treatment tank 10a.

수세 처리조(50a)는 질산용액이 제거된 카본 나노 파이버(CNFs)가 담가져 수 세 처리되는 증류수가 수용되어 있다.The water washing tank 50a contains distilled water in which carbon nanofibers (CNFs) from which nitric acid solution has been removed are immersed and washed with water.

이러한 수세 처리에 의해 카본 나노 파이버(CNFs)는 거의 중성에 가까운 상태로 되돌아간다.By this washing process, carbon nanofibers (CNFs) are returned to almost neutral conditions.

제 1오븐부재(60a)는 카본 나노 파이버(CNFs)를 100℃ 내지 150℃ 정도로 가열하여, 수세 처리된 카본 나노 파이버(CNFs)의 잔류 수분을 제거한다.The first oven member 60a heats the carbon nanofibers CNFs at about 100 ° C. to 150 ° C. to remove residual moisture of the carbon nanofibers CNFs.

제 1수조(70a)에는 백금수화물로서, [Pt(NH3)2(H2O)2Cl2]Br2가 투입되어 초음파로 인해 분산된 백금이온(Pt2+)이 포함된 아세톤 용매가 수용되어 있어, 아세톤 용매에 건조된 카본 나노 파이버(CNFs)가 담가진다.As a platinum hydrate, [Pt (NH 3 ) 2 (H 2 O) 2 Cl 2 ] Br 2 was introduced into the first tank 70a to contain acetone solvent containing platinum ions (Pt 2+ ) dispersed by ultrasonic waves. The carbon nanofibers (CNFs) dried in the acetone solvent are soaked.

상기의 [Pt(NH3)2(H2O)2Cl2]Br2는 백금수화물의 일실시 예이며, 실시 예에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.The above [Pt (NH 3 ) 2 (H 2 O) 2 Cl 2 ] Br 2 is one embodiment of the platinum hydrate, and may vary depending on the embodiment.

제 1밀봉부재(75a)는 카본 나노 파이버(CNFs)가 백금이온을 충분히 흡착할 수 있도록 하고, 불순물 함입을 막기 위하여, 카본 나노 파이버(CNFs)가 담가진 제 1수조(70a)를 밀봉한다.The first sealing member 75a seals the first water tank 70a in which the carbon nanofibers CNFs are immersed in order to allow the carbon nanofibers CNFs to sufficiently adsorb platinum ions and to prevent impurity incorporation.

제 1로터리 이베포레이터(rotary evaporator)(80a)는 제 1수조(70a) 내의 아세톤 용매를 증발시키기 위하여, 65℃ 내지 100℃로 제 1수조(70a)를 물중탕 처리한다.The first rotary evaporator 80a treats the first bath 70a in water at 65 ° C to 100 ° C to evaporate the acetone solvent in the first bath 70a.

제 2오븐부재(90a)는 백금이온이 흡착된 카본 나노 파이버(CNFs)를 건조시키기 위하여, 카본 나노 파이버(CNFs)를 100℃ 내지 120℃ 정도로 가열한다.The second oven member 90a heats the carbon nanofibers CNFs at about 100 ° C. to about 120 ° C. in order to dry the carbon nanofibers CNFs on which platinum ions are adsorbed.

제 1수소 환원 장치(95a)는 카본 나노 파이버(CNFs)에 담지된 백금이 온(Pt2 +)을 백금(Pt)으로 환원시킨다.The first hydrogen-reduction device (95a) causes a reduction of the platinum supported on carbon nanofibers (CNFs) on (Pt 2 +) with platinum (Pt).

제 1수소 환원 장치(95a)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 제 1석영관(951a)과 제 1질소가스 도입부(953a)와 제 1수소가스 도입부(955a)와 제 1가스 배기부(957a)와 제 1히팅코일(959a)을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.As illustrated in FIG. 5, the first hydrogen reduction device 95a includes a first quartz tube 951a, a first nitrogen gas introduction unit 953a, a first hydrogen gas introduction unit 955a, and a first gas exhaust unit ( 957a) and the first heating coil 959a are preferably included.

제 1석영관(951a)은 백금이온이 흡착된 카본 나노 파이버(CNFs+Pt2 +)가 내부로 장입되며, 이처럼 제 1석영관(951a)을 사용할 경우 시편 장착이 편리하며, 가스 주입이 용이하고, 내부의 시편을 쉽게 관찰할 수 있다.A first quartz tube (951a) is a platinum ion is adsorbed carbon nanofibers (CNFs + Pt 2 +) that is charged into the interior, thus the first quartz tube, the specimen mounting convenience when using the (951a), and facilitates the gas injection In addition, the specimen inside can be easily observed.

제 1질소가스 도입부(953a)는 제 1석영관(951a)과 연결되어 있어 제 1석영관(951) 내부로 질소가스를 공급하며, 제 1유량조절기가 구비되어 있다.The first nitrogen gas introduction unit 953a is connected to the first quartz tube 951a to supply nitrogen gas into the first quartz tube 951 and includes a first flow regulator.

제 1수소가스 도입부(955a)는 제 1석영관(951a)과 연결되어 있어 제 1석영관(951) 내부로 수소가스를 공급하며, 제 2유량조절기가 구비되어 있다.The first hydrogen gas inlet 955a is connected to the first quartz tube 951a to supply hydrogen gas into the first quartz tube 951 and includes a second flow regulator.

상기의 제 1,2유량조절기는 MFC(Mass Flow Controller)인 것이 바람직하다.Preferably, the first and second flow rate regulators are MFCs.

제 1가스 배기부(957a)는 제 1석영관(951a)과 연결되어 수소환원 반응후 가스가 배출된다.The first gas exhaust portion 957a is connected to the first quartz tube 951a to discharge the gas after the hydrogen reduction reaction.

제 1히팅코일(959a)은 제 1석영관(951a)의 외부에 설치되어 제 1석영관(951a) 내부의 온도를 900℃ 내지 1200℃로 가열시킨다.The first heating coil 959a is installed outside the first quartz tube 951a to heat the temperature inside the first quartz tube 951a to 900 ° C to 1200 ° C.

한편, 제 2수조(70a')에는 코발트수화물로서, 아세트산코발트수화물(Co(CH3CO2)2·4H2O)이 투입되어 초음파로 인해 분산된 코발트이온(Co2+)이 포함된 아세톤 용매가 수용되어 있어, 이 아세톤 용매에 백금을 담지한 카본 나노 파이버(CNFs+Pt)가 담가진다.Meanwhile, cobalt hydrate (Co (CH 3 CO 2 ) 2 .4H 2 O) is added to the second tank 70a ', and acetone containing cobalt ions (Co 2+ ) dispersed by ultrasonic waves. The solvent is accommodated, and carbon nanofibers (CNFs + Pt) carrying platinum are immersed in this acetone solvent.

상기의 아세트산코발트수화물(Co(CH3CO2)2·4H2O)은 코발트수화물의 일실시 예이며, 실시 예에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.Cobalt acetate hydrate (Co (CH 3 CO 2 ) 2 · 4H 2 O) is an embodiment of the cobalt hydrate, and of course may vary depending on the embodiment.

제 2밀봉부재(75a')는 백금을 담지한 카본 나노 파이버(CNFs+Pt)가 코발트이온을 충분히 흡착할 수 있도록 하고, 불순물 함입을 막기 위하여, 백금을 담지한 카본 나노 파이버(CNFs+Pt)가 담가진 제 2수조(70a')를 밀봉한다.The second sealing member 75a 'allows the carbon nanofibers (CNFs + Pt) loaded with platinum to sufficiently adsorb cobalt ions and the carbon nanofibers (CNFs + Pt) loaded with platinum to prevent impurity incorporation. The second bath 70a 'soaked is sealed.

제 2로터리 이베포레이터(rotary evaporator)(80a')는 제 2수조(70a') 내의 아세톤 용매를 증발시키기 위하여, 65℃ 내지 100℃로 제 2수조(70a')를 물중탕 처리한다.The second rotary evaporator (80a ') is a water bath treatment of the second water tank (70a') from 65 ℃ to 100 ℃ to evaporate the acetone solvent in the second water tank (70a ').

제 3오븐부재(90a')는 코발트이온 및 백금이 담지된 카본 나노 파이버(CNFs+Pt+Co2+)를 건조시키기 위하여, 코발트이온 및 백금이 담지된 카본 나노 파이버(CNFs+Pt+Co2+)를 100℃ 내지 120℃ 정도로 가열한다.The third oven member (90a ') is a cobalt ion, and for the platinum to the dried to the carbon nanofibers (CNFs + Pt + Co 2+) supported thereon, the cobalt ions and the platinum-supported carbon nanofibers (CNFs Co + Pt + 2 + ) Is heated to about 100 to 120 ℃.

제 2수소 환원 장치(95a')는 카본 나노 파이버(CNFs+Pt+Co2 +)에 흡착된 코발트이온(Co2+)을 코발트(Co)로 환원시킨다.The second hydrogen-reduction device (95a ') is thereby reduced to the cobalt ion (Co 2+) adsorbed by the carbon nanofibers (CNFs + Pt + 2, Co +) as cobalt (Co).

제 2수소 환원 장치(95a')는 제 2석영관과 제 2질소가스 도입부와 제 2수소가스 도입부와 제2가스 배기부와 제 2히팅코일을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.The second hydrogen reduction device 95a 'is preferably configured to include a second quartz tube, a second nitrogen gas introduction portion, a second hydrogen gas introduction portion, a second gas exhaust portion, and a second heating coil.

제 2수소 환원 장치(95a')는 상기에서 설명한 제 1수소 환원 장치(95a)의 구성과 대동소이하므로, 이하에서는 제 2수소 환원 장치(95a')의 특징적인 작용효과만 한정하여 설명하기로 한다.Since the second hydrogen reduction device 95a 'is substantially the same as the configuration of the first hydrogen reduction device 95a described above, only the characteristic effects of the second hydrogen reduction device 95a' will be described below. do.

제 2히팅코일은 제 2석영관의 외부에 설치되어 제 2석영관 내부의 온도를 500℃ 내지 650℃로 가열시킨다.The second heating coil is installed outside the second quartz tube to heat the temperature inside the second quartz tube to 500 ° C to 650 ° C.

이하, 전술한 구성을 갖는 본 발명의 제 2실시 예의 작용을 설명한다.Hereinafter, the operation of the second embodiment of the present invention having the above-described configuration will be described.

도 1 내지 도 2를 참조하여 설명하면, 먼저, 카본 나노 파이버(CNFs)를 준비하여 카본 나노 파이버(CNFs)가 가지고 있는 불순물을 제거하기 위하여 다수의 카본 나노 파이버(CNFs)를 30% 농도의 질산용액이 수용되어 있는 산세 처리조(10a)에 넣고, 초음파 발생기(20a)를 이용하여 다수의 카본 나노 파이버(CNFs) 간 서로 엉김을 방지하기 위하여 약 40분간 분산시킨다.Referring to FIGS. 1 and 2, first, carbon nanofibers (CNFs) are prepared to remove impurities in the carbon nanofibers (CNFs) in order to remove a plurality of carbon nanofibers (CNFs) at 30% concentration of nitric acid. The solution is placed in a pickling treatment tank 10a containing the solution and dispersed for about 40 minutes to prevent entanglement between a plurality of carbon nanofibers (CNFs) using the ultrasonic generator 20a.

분산된 질산용액 속의 카본 나노 파이버(CNFs)는 60℃ 내지 80℃의 항온조(30a)에서 2일 정도 끓여져 산세 처리된다.Carbon nanofibers (CNFs) in the dispersed nitric acid solution are boiled in a thermostat 30a at 60 ° C. to 80 ° C. for about 2 days to be pickled.

산세 처리된 카본 나노 파이버(CNFs)는 여과기(40a)를 통해 카본 나노 파이버(CNFs)에 잔류하는 질산용액을 제거한 후 증류수로서 거의 중성에 가까운 상태로 돌리기 위해 수세 처리조(50a)에 담가져 수세 처리된다.The pickled carbon nanofibers (CNFs) are immersed in a water treatment tank (50a) to remove the nitric acid solution remaining in the carbon nanofibers (CNFs) through a filter (40a) and to be almost neutral as distilled water. Is processed.

수세 처리된 후 카본 나노 파이버(CNFs)는 잔류 수분을 제거하기 위하여 제 1오븐부재(60a)에서 100℃ 내지 150℃로 가열된다.After washing with water, carbon nanofibers (CNFs) are heated to 100 ° C to 150 ° C in the first oven member 60a to remove residual moisture.

제 1수조(70a)에는 아세톤 용매가 수용되며, 아세톤 용매에는 백금수화물이 투입되고, 아세톤 용매를 초음파 세척기에 의해 약 5분간 분산시킨 후 건조된 카본 나노 파이버(CNFs)를 아세톤 용매에 투입시킨다.An acetone solvent is accommodated in the first bath 70a, platinum hydrate is added to the acetone solvent, the acetone solvent is dispersed by an ultrasonic cleaner for about 5 minutes, and dried carbon nanofibers (CNFs) are added to the acetone solvent.

카본 나노 파이버(CNFs)가 아세톤 용매에 포함된 백금이온을 충분히 흡착할 수 있도록 제 1수조(70a)를 제 1밀봉부재(75a)로 밀봉시키며, 이러한 상태로 평형상태에 도달하기 위한 기간인 이틀동안 대기 상에서 유지시킨다.The carbon nanofibers (CNFs) seal the first water tank (70a) with the first sealing member (75a) so as to sufficiently adsorb the platinum ions contained in the acetone solvent. While on the air.

충분하게 백금이온을 흡착한 카본 나노 파이버(CNFs+Pt2 +)는 제 1로터리 이베포레이터(80a)를 통하여 65℃에서 100℃가 될 때까지 물중탕 처리하면, 제 1수조(70a) 내의 아세톤 용매가 증발된다.Sufficiently platinum ion by carbon nanofibers adsorb (CNFs + Pt 2 +) is in the first rotary Yves When Po radar processing water bath at 65 ℃ until 100 ℃ through (80a), the first tank (70a) Acetone solvent is evaporated.

아세톤 용매가 증발되고 남은 백금이온이 담지된 카본 나노 파이버(CNFs+Pt2+)를 제 2오븐부재(90a)를 이용하여 100℃ 내지 120℃ 정도로 가열한다. 이러한 상태를 이틀동안 유지한다.The carbon nanofibers (CNFs + Pt 2+ ) on which the platinum ion remains after the acetone solvent is evaporated are heated to about 100 ° C. to 120 ° C. using the second oven member 90a. Keep this state for two days.

알루미나보트(952a)에 백금이온이 흡착된 카본 나노 파이버(CNFs+Pt2 +)를 고르게 편 후 알루미나보트(952a)를 제 1수소 환원 장치(95a)의 제 1석영관(951a) 내부로 장입한 후 승온속도 5℃/min로 900℃ 내지 1200℃까지 질소가스 분위기 하에서 퍼징(purging)시킨다. 이때 질소가스는 제 1질소가스 도입부(953a)를 통하여 제 1석영관(951a) 내부로 공급된다.Alumina boat charged with (952a) after a piece of platinum ions are uniformly adsorbed carbon nanofibers (CNFs + Pt 2 +) alumina boat (952a) to into the first quartz tube (951a) of the first hydrogen-reduction device (95a) After purging at a temperature increase rate of 5 ° C./min to 900 ° C. to 1200 ° C. under a nitrogen gas atmosphere. At this time, the nitrogen gas is supplied into the first quartz tube 951a through the first nitrogen gas introduction unit 953a.

제 1석영관(951a) 내부의 온도가 900℃ 내지 1200℃가 되었을 때 1시간 동안 수소가스가 제 1수소가스 도입부(955a)를 통하여 공급되어 수소 환원이 행해진다.When the temperature inside the first quartz tube 951a reaches 900 ° C to 1200 ° C, hydrogen gas is supplied through the first hydrogen gas introduction unit 955a for 1 hour to perform hydrogen reduction.

그 후 온도가 200℃ 이하로 떨어질 때까지 질소가스 분위기로 다시 퍼징시키 고 난 후 알루미나보트(952a)를 제 1석영관(951a)으로부터 꺼내면 카본 나노 파이버(CNFs+Pt2+)에 흡착된 백금이온(Pt2+)이 백금(Pt)으로 환원되어, 백금을 흡착한 카본 나노 파이버(CNFs+Pt)가 제조된다.After purging again with a nitrogen gas atmosphere until the temperature drops below 200 ° C, the alumina boat 952a is taken out of the first quartz tube 951a, and platinum adsorbed onto carbon nanofibers (CNFs + Pt 2+ ). Ions (Pt 2+ ) are reduced to platinum (Pt) to produce carbon nanofibers (CNFs + Pt) on which platinum is adsorbed.

한편, 제 2수조(70a')에는 아세톤 용매가 수용되며, 아세톤 용매에는 코발트수화물이 투입되고, 아세톤 용매를 초음파 세척기에 의해 약 5분간 분산시킨 후 백금을 담지한 카본 나노 파이버(CNFs+Pt)를 아세톤 용매에 투입시킨다.On the other hand, acetone solvent is accommodated in the second water tank 70a ', cobalt hydrate is added to the acetone solvent, and carbon nanofibers (CNFs + Pt) loaded with platinum after dispersing the acetone solvent for about 5 minutes by an ultrasonic cleaner. Is added to acetone solvent.

백금을 흡착한 카본 나노 파이버(CNFs+Pt)가 코발트이온을 충분히 흡착할 수 있도록 제 2수조(70a')를 제 2밀봉부재(75a')로 밀봉시키며, 이러한 상태로 평형상태에 도달하기 위한 기간인 이틀동안 대기 상에서 유지시킨다.Platinum-adsorbed carbon nanofibers (CNFs + Pt) seal the second water tank (70a ') with the second sealing member (75a') to sufficiently adsorb cobalt ions. Hold on standby for two days.

충분하게 코발트이온을 흡착한 카본 나노 파이버(CNFs+Pt)는 제 2로터리 이베포레이터(80a')를 통하여 65℃에서 100℃가 될 때까지 물중탕 처리하면, 제 2수조(70a') 내의 아세톤 용매가 증발된다.When carbon nanofibers (CNFs + Pt) sufficiently adsorbed cobalt ions are subjected to water bath treatment from 65 ° C to 100 ° C through the second rotary evaporator 80a ', the second water tank 70a' Acetone solvent is evaporated.

아세톤 용매가 증발되고 남은 코발트이온 및 백금을 담지한 카본 나노 파이버(CNFs+Pt+Co2+)를 제 3오븐부재(90a')를 이용하여 100℃ 내지 120℃ 정도로 가열한다. 이러한 상태를 이틀동안 유지한다.The carbon nanofibers (CNFs + Pt + Co 2+ ) carrying the cobalt ions and platinum remaining after the acetone solvent is evaporated are heated to about 100 ° C. to 120 ° C. using the third oven member 90a '. Keep this state for two days.

알루미나보트에 코발트이온 및 백금을 담지한 카본 나노 파이버(CNFs+Pt+Co2+)를 고르게 편 후 알루미나보트를 제 2수소 환원 장치(95a')의 제 2석영관 내부로 장입한 후 500℃ 내지 650℃까지 질소가스 분위기 하에서 퍼징(purging)시킨다. 이때 질소가스는 제 2질소가스 도입부를 통하여 제 2석영관 내 부로 공급된다.Evenly spread the carbon nanofibers (CNFs + Pt + Co 2+ ) loaded with cobalt ions and platinum on the alumina boat, and load the alumina boat into the second quartz tube of the second hydrogen reduction device (95a ') Purging is carried out under nitrogen gas atmosphere up to 650 ℃. At this time, the nitrogen gas is supplied into the second quartz tube through the second nitrogen gas introduction portion.

제 2석영관 내부의 온도가 500℃ 내지 650℃가 되었을 때 1시간 동안 수소가스가 제 2수소가스 도입부를 통하여 공급되어 수소 환원이 행해진다.When the temperature inside the second quartz tube reaches 500 ° C to 650 ° C, hydrogen gas is supplied through the second hydrogen gas introduction portion for one hour to perform hydrogen reduction.

그 후 온도가 200℃ 이하로 떨어질 때까지 질소가스 분위기로 다시 퍼징시키고 난 후 알루미나보트를 제 2석영관으로부터 꺼내면 카본 나노 파이버(CNFs+Pt+Co2+)에 흡착된 코발트이온(Co2+)이 코발트(Co)로 환원되어, 본 발명의 카본 나노 파이버(CNFs)를 이용한 연료전지용 코발트-백금 담지 촉매가 완성된다.After purging again with a nitrogen gas atmosphere until the temperature drops below 200 ° C, the alumina boat is taken out of the second quartz tube and cobalt ions (Co 2+ ) adsorbed on carbon nanofibers (CNFs + Pt + Co 2+ ) ) Is reduced to cobalt (Co) to complete a cobalt-platinum supported catalyst for fuel cells using carbon nanofibers (CNFs) of the present invention.

상기와 같이 본 발명의 카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 담지 촉매 제조 장치에 의해 제조된 연료전지용 코발트-백금 담지 촉매는 도 3의 a,b에 도시되어 있다.As described above, the cobalt-platinum supported catalyst for fuel cell manufactured by the cobalt-platinum supported catalyst manufacturing apparatus for fuel cell using the carbon nanofiber of the present invention is illustrated in FIGS.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 담지 촉매 제조 방법을 도 4에 도시하였다.Meanwhile, FIG. 4 illustrates a method for preparing a cobalt-platinum supported catalyst for a fuel cell using carbon nanofibers according to a preferred embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 담지 촉매 제조 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.5 is a flowchart sequentially illustrating a method for preparing a cobalt-platinum supported catalyst for a fuel cell using carbon nanofibers according to a preferred embodiment of the present invention.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 담지 촉매 제조 방법은 산세 처리 단계와, 초음파 분산 단계와, 항온조에 투입하여 끓이는 단계와, 여과 단계와, 수세 처리 단계와, 가열 건조 단계와, 아세톤 용매에 투입하는 단계와, 밀봉 단계와, 물중탕 처리 단계와, 가열 건조 단계와, 수소 환원 단계와, 아세톤 용매에 투입하는 단계와, 밀봉 단계와, 물중탕 처리 단계와, 가열 건조 단계와, 수소 환원 단계를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 5, the method for preparing a cobalt-platinum supported catalyst for a fuel cell using the carbon nanofiber of the present embodiment includes a pickling treatment step, an ultrasonic dispersion step, a boiling step in a thermostat, a filtration step, and a water washing treatment. A step, a heat drying step, a step of putting in an acetone solvent, a sealing step, a water bath treatment step, a heat drying step, a hydrogen reduction step, a step of putting in an acetone solvent, a sealing step, a water bath A treatment step, a heat drying step, and a hydrogen reduction step.

(a)단계에서는 카본 나노 파이버의 불순물을 제거하기 위하여, 카본 나노 파이버를 질산용액이 수용된 산세처리조에 담가 산세 처리한다.In step (a), the carbon nanofibers are immersed in a pickling tank containing nitric acid solution to remove impurities from the carbon nanofibers.

(b)단계에서는 다수의 카본 나노 파이버 간 엉김을 방지하기 위하여, (a)단계의 산세처리조에 초음파를 분산한다.In step (b), ultrasonic waves are dispersed in the pickling bath of step (a) to prevent entanglement between the plurality of carbon nanofibers.

(c)단계에서는 (b)단계의 산세처리조를 60℃ 내지 80℃의 물이 수용된 항온조에 투입하여 끓인다.In step (c), the pickling bath of step (b) is boiled in a constant temperature bath containing water of 60 ℃ to 80 ℃.

(d)단계에서는 카본 나노 파이버에 잔류하는 질산용액을 제거하기 위하여, 카본 나노 파이버를 여과시킨다.In step (d), the carbon nanofibers are filtered to remove the nitric acid solution remaining in the carbon nanofibers.

(e)단계에서는 카본 나노 파이버를 수세 처리한다.In step (e), the carbon nanofibers are washed with water.

(f)단계에서는 카본 나노 파이버에 잔류하는 수분을 제거하기 위하여, 카본 나노 파이버를 100℃ 내지 150℃ 정도로 가열하여 건조시킨다.In step (f), the carbon nanofibers are heated to about 100 ° C to 150 ° C and dried to remove moisture remaining in the carbon nanofibers.

(g)단계에서는 카본 나노 파이버를 백금수화물이 투입되어 분산된 백금이온이 포함된 아세톤 용매가 수용되어 있는 수조에 투입한다.In the step (g), the carbon nanofibers are introduced into a tank containing acetone solvent containing platinum ions dispersed by platinum hydrate.

(h)단계에서는 카본 나노 파이버가 백금이온을 충분히 흡착할 수 있도록 (g)단계의 수조를 밀봉시킨다.In step (h), the tank of step (g) is sealed to allow carbon nanofibers to sufficiently adsorb platinum ions.

(i)단계에서는 (h)단계의 수조 내의 아세톤 용매를 증발시키기 위하여, 수조를 65℃ 내지 100℃로 물중탕 처리한다.In step (i), the water bath is subjected to a water bath at 65 ° C to 100 ° C in order to evaporate the acetone solvent in the water tank of step (h).

(j)단계에서는 백금이온이 흡착된 카본 나노 파이버를 건조시키기 위하여, 카본 나노 파이버를 100℃ 내지 120℃ 정도로 가열하여 건조시킨다.In the step (j), in order to dry the carbon nanofibers onto which platinum ions are adsorbed, the carbon nanofibers are heated to about 100 ° C to 120 ° C and dried.

(k)단계에서는 수소 환원 장치를 이용하여 카본 나노 파이버에 흡착된 백금이온을 백금으로 환원시킨다.In step (k), platinum ions adsorbed on the carbon nanofibers are reduced to platinum using a hydrogen reduction apparatus.

(l)단계에서는 (k)단계에서 얻어진 백금을 담지한 카본 나노 파이버를 코발트수화물이 투입되어 분산된 코발트이온이 포함된 아세톤 용매가 수용되어 있는 수조에 투입한다.In step (l), the carbon nanofibers carrying the platinum obtained in step (k) are added to a bath containing acetone solvent containing cobalt ions dispersed by cobalt hydrate.

(m)단계에서는 백금을 담지한 카본 나노 파이버가 코발트이온을 충분히 흡착할 수 있도록 상기 (l)단계의 수조를 밀봉시킨다.In step (m), the tank of step (l) is sealed to allow carbon nanofibers loaded with platinum to sufficiently adsorb cobalt ions.

(n)단계에서는 (m)단계의 수조 내의 아세톤 용매를 증발시키기 위하여, 수조를 65℃ 내지 100℃로 물중탕 처리한다.In step (n), the water bath is subjected to a water bath at 65 ° C to 100 ° C to evaporate the acetone solvent in the water tank of step (m).

(o)단계에서는 코발트이온과 백금을 담지한 카본 나노 파이버를 건조시키기 위하여, 코발트이온과 백금을 담지한 카본 나노 파이버를 100℃ 내지 120℃ 정도로 가열하여 건조시킨다.In step (o), in order to dry the carbon nanofibers carrying cobalt ions and platinum, the carbon nanofibers carrying cobalt ions and platinum are heated and dried to about 100 ° C to 120 ° C.

(p)단계에서는 제 2수소 환원 장치를 이용하여 코발트이온과 백금을 담지한 카본 나노 파이버에 흡착된 코발트이온을 코발트로 환원시킨다.In step (p), cobalt ions adsorbed to the carbon nanofibers carrying cobalt ions and platinum are reduced to cobalt using a second hydrogen reduction device.

상기와 같은 단계로 이루어져 카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 담지 촉매가 완성된다.The cobalt-platinum supported catalyst for a fuel cell using carbon nanofibers is completed by the above steps.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.As described above, although preferred embodiments of the present invention have been described, those skilled in the art will be able to variously modify or modify the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It can be modified.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 촉매 제조 장치에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the apparatus for preparing a cobalt-platinum catalyst for a fuel cell using the carbon nanofiber of the present invention as described above, the following effects are obtained.

질산용액의 산세처리는 코발트 이온 및 백금이온이 카본 나노 파이버의 담체 표면에 더 많이 담지될 수 있도록 하며, 고성능, 고효율, 고안정성의 코발트-백금담지 촉매를 제조할 수 있고, 제조원가가 절감될 수 있다.Pickling of the nitric acid solution allows more cobalt ions and platinum ions to be supported on the surface of the carbon nanofiber carrier, and can produce high performance, high efficiency, high stability cobalt-platinum supported catalysts and reduce manufacturing costs. have.

Claims (3)

카본 나노 파이버의 불순물을 제거하기 위하여, 다수의 카본 나노 파이버가 담가져 산세 처리되는 질산용액이 수용되어 있는 산세 처리조;In order to remove impurities of the carbon nanofibers, a pickling treatment tank in which a plurality of carbon nanofibers are immersed and housed in a nitric acid solution to be pickled; 다수의 상기 카본 나노 파이버 간 엉김을 방지하기 위하여, 상기 질산용액에 담가진 상기 카본 나노 파이버에 초음파를 분산하는 초음파 발생기;An ultrasonic generator for dispersing ultrasonic waves in the carbon nanofibers soaked in the nitric acid solution to prevent entanglement between the plurality of carbon nanofibers; 상기 산세 처리조가 담가지는 60℃ 내지 80℃의 물이 수용되어 있는 항온조;A thermostat containing 60 ° C. to 80 ° C. water in which the pickling treatment tank is immersed; 상기 산세 처리조에 담가진 상기 카본 나노 파이버에 잔류하는 질산용액을 제거하기 위한 여과기;A filter for removing nitric acid solution remaining in the carbon nanofibers soaked in the pickling treatment tank; 질산용액이 제거된 상기 카본 나노 파이버가 담가져 수세 처리되는 증류수가 수용되어 있는 수세 처리조;A water washing tank containing distilled water in which the carbon nanofibers from which nitric acid solution has been removed are soaked and washed with water; 수세 처리된 상기 카본 나노 파이버의 잔류 수분을 제거하기 위하여, 상기 카본 나노 파이버를 100℃ 내지 150℃ 정도로 가열하여 건조시키는 제 1오븐부재;A first oven member for drying the carbon nanofibers by heating the carbon nanofibers in an amount of about 100 ° C. to 150 ° C. in order to remove residual moisture of the water washed carbon nanofibers; 건조된 상기 카본 나노 파이버가 담가지며, 백금수화물이 투입되어 초음파 세척기에 의해 분산된 백금이온이 포함된 아세톤 용매가 수용되어 있는 제 1수조;A first bath in which the dried carbon nanofibers are immersed and acetone solvent containing platinum ions dispersed by platinum hydrate and dispersed by an ultrasonic cleaner is accommodated; 상기 카본 나노 파이버가 상기 백금이온을 충분히 흡착할 수 있도록 하고, 불순물 함입을 막기 위하여, 상기 카본 나노 파이버가 담가진 상기 제 1수조를 밀봉하는 제 1밀봉부재;A first sealing member for sealing the first bath in which the carbon nanofibers are soaked to allow the carbon nanofibers to sufficiently adsorb the platinum ions and to prevent impurities from entering; 상기 제 1수조 내의 아세톤 용매를 증발시키기 위하여, 65℃ 내지 100℃로 상기 제 1수조를 물중탕 처리하는 제 1로터리 이베포레이터;A first rotary evaporator for treating the first bath in a water bath at 65 ° C. to 100 ° C. to evaporate the acetone solvent in the first bath; 상기 백금이온이 흡착된 상기 카본 나노 파이버를 건조시키기 위하여, 상기 백금이온이 흡착된 상기 카본 나노 파이버를 100℃ 내지 120℃ 정도로 가열하여 건조시키는 제 2오븐부재;A second oven member for drying the carbon nanofibers on which the platinum ions are adsorbed and heated by drying the carbon nanofibers on which the platinum ions are adsorbed at about 100 ° C. to 120 ° C .; 상기 카본 나노 파이버에 담지된 상기 백금이온을 백금으로 환원시키는 제 1수소 환원 장치;A first hydrogen reduction device for reducing the platinum ions supported on the carbon nanofibers to platinum; 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버가 담가지며, 코발트수화물이 투입되어 초음파 세척기에 의해 분산된 코발트이온이 포함된 아세톤 용매가 수용되어 있는 제 2수조;A second bath in which the carbon nanofibers carrying the platinum are immersed and in which acetone solvent containing cobalt ions dispersed by ultrasonic cleaning is accommodated by cobalt hydrate; 상기 백금을 흡착한 카본 나노 파이버가 상기 코발트이온을 충분히 흡착할 수 있도록 하고, 불순물 함입을 막기 위하여, 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버가 담가진 상기 제 2수조를 밀봉하는 제 2밀봉부재;A second sealing member for sealing the second tank in which the carbon nanofibers carrying the platinum are loaded so that the carbon nanofibers adsorbing the platinum sufficiently adsorb the cobalt ions and prevent impurity incorporation; 상기 제 2수조 내의 아세톤 용매를 증발시키기 위하여, 65℃ 내지 100℃로 상기 제 2수조를 물중탕 처리하는 제 2로터리 이베포레이터;A second rotary evaporator for treating the second bath in a water bath at 65 ° C. to 100 ° C. to evaporate the acetone solvent in the second bath; 상기 코발트이온과 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버를 건조시키기 위하여, 상기 코발트이온과 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버를 100℃ 내지 120℃ 정도로 가열하여 건조시키는 제 3오븐부재; 및A third oven member for drying the cobalt ions and the platinum-carrying carbon nanofibers by heating the cobalt ions and the platinum-carrying carbon nanofibers at about 100 ° C. to about 120 ° C .; And 상기 코발트이온과 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버에 흡착된 상기 코발트이온을 코발트로 환원시키는 제 2수소 환원 장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 담지 촉매 제조 장치.Manufacture of a cobalt-platinum supported catalyst for a fuel cell using a carbon nanofiber comprising a; a second hydrogen reduction device for reducing the cobalt ion adsorbed on the cobalt ion and the carbon nanofiber carrying the platinum to cobalt; Device. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1수소 환원 장치는,The first hydrogen reduction device, 상기 백금이온이 흡착된 카본 나노 파이버가 내부로 장입되는 제 1석영관;A first quartz tube into which the carbon nanofibers on which the platinum ions are adsorbed are charged; 상기 제 1석영관과 연결되어 있어 상기 제 1석영관 내부로 질소가스를 공급하며, 제 1유량조절기가 구비된 제 1질소가스 도입부;A first nitrogen gas introduction part connected to the first quartz tube to supply nitrogen gas into the first quartz tube and having a first flow regulator; 상기 제 1석영관과 연결되어 있어 상기 제 1석영관 내부로 수소가스를 공급하며, 제 2유량조절기가 구비된 제 1수소가스 도입부;A first hydrogen gas introduction part connected to the first quartz tube to supply hydrogen gas into the first quartz tube and having a second flow regulator; 상기 제 1석영관과 연결되어 수소환원 반응후 가스가 배출되는 제 1가스 배기부; 및A first gas exhaust part connected to the first quartz tube to discharge gas after a hydrogen reduction reaction; And 상기 제 1석영관의 외부에 설치되어 상기 제 1석영관 내부를 900℃ 내지 1200℃로 가열하는 제 1히팅코일;을 포함하여 구성되고, And a first heating coil installed outside the first quartz tube to heat the inside of the first quartz tube to 900 ° C to 1200 ° C. 상기 제 2수소 환원 장치는,The second hydrogen reduction device, 상기 코발트 이온과 상기 백금을 흡착한 카본 나노 파이버가 내부로 장입되는 제 2석영관;A second quartz tube into which carbon nanofibers adsorbed the cobalt ions and platinum are charged; 상기 제 2석영관과 연결되어 있어 상기 제 2석영관 내부로 질소가스를 공급하며, 제 3유량조절기가 구비된 제 2질소가스 도입부;A second nitrogen gas introduction part connected to the second quartz tube to supply nitrogen gas into the second quartz tube and having a third flow controller; 상기 제 2석영관과 연결되어 있어 상기 제 2석영관 내부로 수소가스를 공급하며, 제 4유량조절기가 구비된 제 2수소가스 도입부;A second hydrogen gas introduction part connected to the second quartz tube to supply hydrogen gas into the second quartz tube and having a fourth flow regulator; 상기 제 2석영관과 연결되어 수소환원 반응후 가스가 배출되는 제 2가스 배 기부; 및A second gas exhaust base connected to the second quartz tube to discharge gas after a hydrogen reduction reaction; And 상기 제 2석영관의 외부에 설치되어 상기 제 2석영관 내부를 500℃ 내지 650℃로 가열하는 제 2히팅코일;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 담지 촉매 제조 장치.Cobalt-platinum supported for fuel cells using carbon nanofibers, comprising: a second heating coil installed outside the second quartz tube to heat the inside of the second quartz tube to 500 ℃ to 650 ℃; Catalyst production apparatus. (a) 카본 나노 파이버의 불순물을 제거하기 위하여, 카본 나노 파이버를 질산용액이 수용된 산세처리조에 담가 산세 처리하는 단계;(a) immersing the carbon nanofibers in a pickling bath containing nitric acid solution to remove impurities of the carbon nanofibers; (b) 다수의 상기 카본 나노 파이버 간 엉김을 방지하기 위하여, 상기 (a)단계의 산세처리조에 초음파를 분산하는 단계;(b) dispersing ultrasonic waves in the pickling bath of step (a) to prevent entanglement between the plurality of carbon nanofibers; (c) 상기 (b)단계의 산세처리조를 60℃ 내지 80℃의 물이 수용된 항온조에 투입하여 끓이는 단계;(c) putting the pickling treatment tank of step (b) into a thermostatic bath containing water of 60 ° C. to 80 ° C. to boil; (d) 상기 카본 나노 파이버에 잔류하는 질산용액을 제거하기 위하여, 상기 카본 나노 파이버를 여과시키는 단계;(d) filtering the carbon nanofibers to remove nitric acid solution remaining in the carbon nanofibers; (e) 상기 카본 나노 파이버를 수세 처리하는 단계;(e) washing the carbon nanofibers with water; (f) 상기 카본 나노 파이버에 잔류하는 수분을 제거하기 위하여, 상기 카본 나노 파이버를 100℃ 내지 150℃ 정도로 가열하여 건조시키는 단계;(f) drying the carbon nanofibers by heating the carbon nanofibers in an amount of about 100 ° C. to 150 ° C. to remove moisture remaining in the carbon nanofibers; (g) 상기 카본 나노 파이버를 백금수화물이 투입되어 분산된 백금이온이 포함된 아세톤 용매가 수용되어 있는 수조에 투입하는 단계;(g) injecting the carbon nanofibers into a tank containing acetone solvent containing platinum ions dispersed by platinum hydrate; (h) 상기 카본 나노 파이버가 상기 백금이온을 충분히 흡착할 수 있도록 상기 (g)단계의 수조를 밀봉시키는 단계;(h) sealing the water tank of step (g) to allow the carbon nanofibers to sufficiently adsorb the platinum ions; (i) 상기 (h)단계의 수조 내의 아세톤 용매를 증발시키기 위하여, 상기 수조를 65℃ 내지 100℃로 물중탕 처리하는 단계;(i) treating the bath with a water bath at 65 ° C. to 100 ° C. to evaporate the acetone solvent in the bath of step (h); (j) 상기 백금이온이 흡착된 상기 카본 나노 파이버를 건조시키기 위하여, 상기 카본 나노 파이버를 100℃ 내지 120℃ 정도로 가열하여 건조시키는 단계;(j) drying the carbon nanofibers by heating the carbon nanofibers at about 100 ° C. to about 120 ° C. to dry the carbon nanofibers onto which the platinum ions are adsorbed; (k) 제 1수소 환원 장치를 이용하여 상기 카본 나노 파이버에 흡착된 상기 백금이온을 백금으로 환원시키는 단계;(k) reducing the platinum ions adsorbed on the carbon nanofibers to platinum using a first hydrogen reduction device; (l) 상기 (k)단계에서 얻어진 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버를 코발트수화물이 투입되어 분산된 코발트이온이 포함된 아세톤 용매가 수용되어 있는 수조에 투입하는 단계;(l) injecting the carbon nanofibers carrying the platinum obtained in step (k) into a water bath containing acetone solvent containing cobalt ions dispersed by cobalt hydrate; (m) 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버가 상기 코발트이온을 충분히 흡착할 수 있도록 상기 (l)단계의 수조를 밀봉시키는 단계;(m) sealing the water tank of step (l) so that the platinum-supported carbon nanofibers can sufficiently adsorb the cobalt ions; (n) 상기 (m)단계의 수조 내의 아세톤 용매를 증발시키기 위하여, 상기 수조를 65℃ 내지 100℃로 물중탕 처리하는 단계;(n) treating the water bath with a water bath at 65 ° C. to 100 ° C. to evaporate the acetone solvent in the water tank of step (m); (o) 상기 코발트이온과 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버를 건조시키기 위하여, 상기 코발트이온과 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버를 100℃ 내지 120℃ 정도로 가열하여 건조시키는 단계; 및(o) heating the carbon nanofibers carrying the cobalt ions and the platinum to a temperature of about 100 ° C. to 120 ° C. to dry the carbon nanofibers carrying the cobalt ions and the platinum; And (p) 제 2수소 환원 장치를 이용하여 상기 코발트이온과 상기 백금을 담지한 카본 나노 파이버에 흡착된 상기 코발트이온을 코발트로 환원시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 카본 나노 파이버를 이용한 연료전지용 코발트-백금 담지 촉매 제조 방법.(p) reducing the cobalt ions adsorbed to the cobalt ions and the platinum-carrying carbon nanofibers using a second hydrogen reduction device to cobalt; fuel using carbon nanofibers, comprising: Method for preparing a cobalt-platinum supported catalyst for batteries.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0857317A (en) * 1994-07-29 1996-03-05 Degussa Ag Platinum alloy catalyst and its manufacturing process
JP2002042825A (en) 2000-05-18 2002-02-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Fuel cell electrode catalyst, its manufacturing method, and fuel cell
KR20020082816A (en) * 2002-09-13 2002-10-31 김기동 High Functional Carbon Nano-materials by Electrochemical Surface Treatment of Alkaline Metals and Preparation Method Thereof
JP2003142111A (en) 2001-11-02 2003-05-16 Honda Motor Co Ltd Electrode for solid high polymer type fuel cell and its manufacturing method
KR20040105914A (en) * 2003-06-10 2004-12-17 좌용호 The Fabrication of Metal Nanoparticles by Application of Electro-Decomposition Method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0857317A (en) * 1994-07-29 1996-03-05 Degussa Ag Platinum alloy catalyst and its manufacturing process
JP2002042825A (en) 2000-05-18 2002-02-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Fuel cell electrode catalyst, its manufacturing method, and fuel cell
JP2003142111A (en) 2001-11-02 2003-05-16 Honda Motor Co Ltd Electrode for solid high polymer type fuel cell and its manufacturing method
KR20020082816A (en) * 2002-09-13 2002-10-31 김기동 High Functional Carbon Nano-materials by Electrochemical Surface Treatment of Alkaline Metals and Preparation Method Thereof
KR20040105914A (en) * 2003-06-10 2004-12-17 좌용호 The Fabrication of Metal Nanoparticles by Application of Electro-Decomposition Method

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