KR100745736B1 - 카본나노튜브, 이를 포함한 담지 촉매 및 상기 담지 촉매를이용한 연료전지 - Google Patents

카본나노튜브, 이를 포함한 담지 촉매 및 상기 담지 촉매를이용한 연료전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카본나노튜브, 그 제조방법, 이를 이용한 담지 촉매 및 연료전지를 제공한다. 상기 카본나노튜브의 제조방법은 단일벽 나노튜브(single wall nanotube)에 금속 촉매를 담지하는 단계; 및 상기 금속 촉매를 이용하여 상기 결과물에 다중벽 나노튜브(multi wall nanotube)를 성장시키는 단계를 포함하는 카본나노튜브의 제조방법에 의하여 이루어진다. 본 발명에 따른 카본나노튜브는 비표면적이 양호하면서 면저항 특성이 개선된다. 따라서 이러한 카본나노튜브를 연료전지의 전극 제조시 촉매 담체로 이용하는 경우 전기전도도가 향상되어, 종래의 촉매 담체에 비하여 현저한 성능의 향상을 가져온다. 이러한 전극을 채용한 연료전지는 효율 등의 성능이 개선된다.

Description

카본나노튜브, 이를 포함한 담지 촉매 및 상기 담지 촉매를 이용한 연료전지 {Carbon nanotube, a supported catalyst comprising the same, and fuel cell using the same}
도 1은 본 발명에 따른 카본 나노 튜브의 형성과정을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예 1에서 이차 성장을 하기 전 후의 상태를 각각 보여주는 전자 주사 현미경 사진이고,
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따라 얻은 카본나노튜브의 라만 분석 스펙트럼이고,
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따라 이차 성장 후에 카본나노튜브의 투과 전자 현미경 사진이다.
본 발명은 카본나노튜브, 이를 포함하는 담지촉매 및 상기 담지촉매를 이용한 연료전지에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전기 전도도 특성이 개선된 카본나노튜브, 이를 포함한 담지 촉매 및 이를 이용하여 성능이 개선된 연료전지에 관 한 것이다.
연료전지는 연료에 저장되어 있는 에너지를 연료와 산화가스의 전기화학적 반응을 통하여 전기로 변화시킬 수 있는 새로운 에너지 전환 장치이다. 이는 고체산화물을 이용하여 1000℃에서 작동하는 고체산화물 연료전지, 500 내지 700℃에서 작동하는 용융탄산염 전해질형 연료전지, 200℃ 근방에서 작동하는 인산 전해질형 연료전지, 상온 내지 약 100℃ 이하에서 작동하는 알칼리 전해질형 연료전지 및 고분자 전해질형 연료전지 등이 있다.
상기 고분자 전해질형 연료전지로는 수소 가스를 연료로 사용하는 수소 이온 교환막 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell: PEMFC)와 액상의 메탄올을 직접 연료로 애노드에 공급하여 사용하는 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC) 등이 있다. 고분자 전해질형 연료전지는 화석 에너지를 대체할 수 있는 미래의 청정 에너지원으로서, 출력밀도 및 에너지 전환효율이 높다. 또한, 상온에서 작동가능하고 소형화 및 밀폐화가 가능하므로 무공해 자동차, 가정용 발전시스템, 이동통신장비, 의료기기, 군사용 장비, 우주 사업용 장비 등의 분야에 폭 넓게 사용 가능하다.
PEMFC는 수소와 산소의 전기화학적 반응으로부터 직류의 전기를 생산해내는 전력생성 시스템으로서 애노드와 캐소드 사이에 수소 이온 교환막이 들어있는 구조를 갖고 있다.
상기 수소 이온 교환막은 좋은 수소이온 전도성과 캐소드로의 반응하지 않은 가스나 연료가 적게 넘어가는 나피온(Nafion)과 같은 고체 고분자 재료이다. 애노 드와 캐소드는 각각 반응기체나 액체의 공급을 위한 지지층, 반응기체의 산화/환원반응이 일어나는 촉매들로 이루어져 있다.
상술한 바와 같은 구조를 갖는 PEMFC는 반응기체인 수소가 공급되면서 애노드에서는 산화반응이 일어나 수소 분자가 수소 이온과 전자로 전환된다. 이 때 수소 이온은 수소이온 교환막을 거쳐 캐소드로 전달된다.
반면, 캐소드에서는 환원반응이 일어나 산소 분자가 전자를 받아 산소 이온으로 전환되며, 산소 이온은 애노드로부터 온 수소 이온과 반응하여 물 분자로 전환된다.
PEMFC의 가스 확산층 (gas diffusion layer, GDL)은 애노드와 캐소드 전극에 포함되어 있다. 연료전지의 화학반응을 일으키는 촉매층은 지지층 상부에 각각 형성되어 있다. 이 때 지지층은 탄소 천 또는 탄소종이로 이루어져 있다.
직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell: DMFC)는, 상술한 PEMFC와 동일한 구조이나, 반응기체로서 수소 대신 액체상태의 메탄올을 애노드에 공급하여 촉매의 도움으로 산화반응이 일어나서 수소이온과 전자 및 이산화탄소가 발생된다. 이러한 DMFC는 PEMFC에 비하여 전지효율이 떨어지나, 액체 상태로 연료가 주입되므로 휴대용 전자기기용으로 응용하기가 보다 용이하다는 이점이 있다.
연료전지의 에너지밀도를 높여 출력밀도와 출력전압을 향상시키기 위해서, 전극, 연료, 전해질 막에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 특히 전극에 사용되는 촉매의 활성을 향상시키려는 시도가 이루어지고 있다. PEMFC나 DMFC에 사용되는 촉매는 일반적으로 Pt, Pd, Rh, Ru나 Pt와 다른 금속간의 합금이 많이 사용되고 있는데, 가격 경쟁력을 확보하기 위해서는 상기 금속촉매의 사용량을 감소시키는 것이 필요하다.
따라서, 연료전지의 성능을 유지하거나 증가시키면서 촉매의 양을 줄이는 방법으로서, 비표면적이 넓은 도전성 탄소 재료를 담체로 사용하고, 이에 Pt 등을 미세한 입자 상태로 분산시켜 촉매금속의 비표면적을 증가시키는 방법이 사용되고 있다.
일반적으로 Pt 같은 촉매들은 페이스트 형태로 제공되어 다공성 탄소 지지체위에 균일하게 도포하여 이용된다.
그러나 지지체 내에서의 촉매의 분산도는 균일하지 않고 탄소 지지체의 표면적이나 전기 전도도가 그다지 높지 않다. 카본나노튜브는 좋은 전기전도도, 뛰어난 기계적 강도, 높은 가로세로비(aspect ratio) 및 큰 부피에 대한 표면의 비를 가지고 있어서 연료전지의 전극의 한 부분으로 카본나노튜브를 이용하고자 하는 시도가 많이 이루어지고 있다.
그런데 지금까지 알려진 카본나노튜브는 연료전지의 촉매를 담지하는 담체로 사용되기에는 면저항 특성이 만족할 만한 수준에 도달하지 못하여 개선의 여지가 많다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 바와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 것으로서, 비표면적 특성이 양호하면서 면저항 특성이 개선된 카본나노튜브와 이를 포함한 담지 촉매 및 이를 이용한 연료 전지를 제공하는 것이 다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, 단일벽 나노튜브(single wall nanotube)에 금속 촉매를 담지하는 단계; 및
상기 금속 촉매를 이용하여 상기 결과물에 다중벽 나노튜브(multi wall nanotube)를 성장시키는 단계를 포함하는 카본나노튜브의 제조방법에 의하여 이루어진다.
상기 다중벽 카본나노튜브는 화학기상증착 또는 아크방전에 의하여 성장된다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 상기 제조방법에 의하여 제조된 카본나노튜브에 의하여 이루어진다.
상기 면저항이 1 내지 30 mohm/sq 이고, 특히 약 8 mohm/sq이고, BET
비표면적은 100 내지 1000 m2/g이고, 특히 약 200 m2/g이다. 그리고 라만 스펙트럼의 G 밴드 피크 적분치(IG)와 D 밴드 피크 적분치(ID)의 비율이 3 이상이고, RGB 모드 피크가 나타난다. 이는 단일벽 탄소 나노튜브와 다중벽 탄소 나노 튜브의 성장 방법에 따라 다르게 나타 날 수 있다. 즉, 결정성이 좋은 성장 방법인 아크 방전에 의한 성장시는 그 차가 더 커질 수 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 상기 카본나노튜브와 금속 촉매를 포함하는 담지 촉매에 의하여 이루어진다.
상기 카본나노튜브의 BET 표면적이 100 내지 1000m2/g이고, 면저항이 1 내지 30mΩ/square인 것이 바람직하다. 그리고 상기 금속 촉매의 함량이, 상기 담지 촉매의 총중량을 기준으로 하여, 40 내지 80 중량%인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 상술한 담지촉매를 포함하는 전극을 구비한 연료전지에 의하여 이루어진다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 카본나노튜브의 형성과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이를 참조하여, 본 발명의 카본나노튜브는 비표면적이 매우 우수한 단일벽 나노튜브(SWNT)(10)에 금속 촉매(11)를 담지하여 이차 성장을 통하여 결정성이 우수한 다중벽 나노튜브(MWNT)(12)를 성장하여 비표면적은 개선되면서 면저항 특성이 향상되어 전기 전도도 특성이 개선된다.
상기 SWNT는 1차 금속 촉매층을 형성한 후, 이를 이용하여 성장하여 얻을 수도 있고, 또는 상업적으로 입수가능한 상품(예를 들어, Nanocyl (Belgium), CNI (Houston, USA), Iljin (Seoul, Korea)을 구입하여 사용할 수도 있다.
상기 MWNT의 이차 성장을 위하여 사용하는 금속 촉매로는 니켈, 철, 코발트 등의 전이금속 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용한다. 금속 촉매로서 상기 전이금속 상태로 부가될 수도 있고, 이온 상태의 금속으로도 사용가능하다.
상기 금속 촉매의 함량은 SWNT 100 중량부를 기준으로 하여 0.1 내지 100 중량부를 사용한다. 그리고 탄소 나노 튜브의 성장을 위한 촉매 형성 방법으로는 금속 촉매를 제공하는 모든 방법의 사용이 가능하다. 특히 Ni, Fe, Co, Pd 등의 전이 금속체의 전구 물질 즉 금속 아세테이트, 금속 나이트레이트(예 : Fe2(NO3)39H2O), 금속-유기 화합물(metal-organic compounds)( 예 : nickel (II) acetylacetonate and copper (II) acetylacetonate) 페로센(ferrocene) 등의 단일 탄소 나노 튜브에 고르게 분산 시킬 수 있는 액상법을 이용하면 좋다. (ref : J. Phys.: Condens. Matter 15 (2003) S3011-S3035)
본 발명에 있어서, 상기 이차 성장하는 과정에서, 통상적인 카본나노튜브 성장시 사용가능한 방법이라면 모두 다 사용가능하며, 이의 구체적인 열적(Thermal) 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition: 이하, "CVD법"이라고도 함), DC 플라즈마 CVD법, RF 플라즈마 CVD법, 마이크로파 플라즈마 CVD법과 같은 CVD법을 이용하거나 또는 아크 방전법에 의하여 가능하다.
이때 이차 성장되는 MWNT의 결정성이 높을수록 제조된 카본 나노튜브의 전기전도도 특성이 우수하므로 MWNT의 성장시 그 온도가 높을수록 바람직하다. CVD 방법에 의해 생성되는 경우 450~650℃, 바람직하게는 600~650℃의 온도에서 성장되는 것이 좋으며, 아크방전의 경우 650℃ 이상의 온도에서 진행된다.
상기 과정에 따라 얻은 본 발명의 카본나노튜브의 BET 표면적은 100 내지 1000m2/g이고, 면저항은 1 내지 30mΩ/sq으로 매우 작아 전기 전도도 특성이 우수하 다. 특히 본 발명에 의해 제조된 카본 나노튜브는 SWNT에서 표면적이 우수한 특성과 MWNT에서 면저항이 낮은 특성을 함께 구현할 수 있다.
본 발명의 카본나노튜브는 라만 분석 스펙트럼을 통하여 조사하면 라만
스펙트럼의 G 밴드 피크 적분치(IG)와 D 밴드 피크 적분치(ID)의 비율이 3 이상이고, RGB 모드 피크가 나타낸다. 여기에서 RGB 모드 피크는 파수 100 내지 300 cm-1에서 나타내는 피크를 말한다.
바람직하게는 상기 라만 스펙트럼의 G 밴드 피크 적분치(IG)와 D 밴드 피크
적분치(ID)의 비율이 3 내지 10,000이다.
상기 카본나노튜브를 이용하면 연료전지의 촉매 담체로 이용가능하며, 이를 이용한 담지 촉매에 대하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 담지촉매는, 상기 카본나노튜브와 여기에 분산되어 담지되어 있는 촉매금속입자를 포함한다.
본 발명의 담지촉매에 사용가능한 촉매금속에 대하여 특별한 제한은 없으나, 그 구체적인 예로서는, 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 셀레늄(Se), 주석(Sn), 백금(Pt), 루테늄(Ru), 팔라듐(Pd), 텅스텐(W), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 납(Pb), 또는 이들의 혼합물 등이 있다.
적절한 촉매금속은, 본 발명의 담지촉매를 적용시키고자 하는 구체적인 반응에 따라 달리 선택될 수 있다. 또한, 상기 촉매금속은 단일 금속 또는 2 이상의 금 속의 합금일 수 있다. 구체적인 예를 들면, 본 발명의 담지촉매가 PAFC, PEMFC 등과 같은 연료전지의 캐소드 또는 애노드의 촉매층에 사용되는 경우에, 상기 촉매금속으로서 일반적으로 백금이 사용될 수 있다. 또 다른 구체적인 예를 들면, 본 발명의 담지촉매가 DMFC의 애노드의 촉매층에 사용되는 경우에, 상기 촉매금속으로서 일반적으로 백금-루테늄 합금이 사용될 수 있다. 이 경우에 백금-루테늄의 원자비는 전형적으로 약 0.5:1 내지 약 2:1 일 수 있다. 또 다른 구체적인 예를 들면, 본 발명의 담지촉매가 DMFC의 캐소드의 촉매층에 사용되는 경우에, 상기 촉매금속으로서 일반적으로 백금이 사용될 수 있다.
상기 금속 촉매 입자의 평균 입경이 너무 작으면 촉매반응을 촉진시키지 못할 가능성이 있고, 너무 크면 전체 촉매 입자의 반응 표면적이 감소하여 활성이 줄어들 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 상기 금속 촉매 입자의 평균 입경은 약 1 nm 내지 약 5 nm 정도인 것이 바람직하다.
상기 담지촉매 중의 금속 촉매 입자의 함량이 너무 작으면 연료전지에의 적용이 불가능해질 수 있고, 너무 크면 경제적으로도 불리하고 촉매 입자 크기가 증가될 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 상기 담지촉매 중의 금속 촉매 입자의 함량은, 상기 담지촉매의 총중량을 기준으로 하여 약 40 내지 약 80 중량%인 것이 바람직하다.
본 발명의 담지촉매를 제조하기 위하여, 공지된 다양한 담지촉매 제조 방법이 사용될 수 있다. 그 대표적인 예를 들면, 본 발명의 담지촉매는, 담체에 촉매금속전구체 용액을 함침시킨 후, 상기 촉매금속전구체를 환원하는 방법에 의하여 제 조될 수 있다. 이러한 방법은 각종 문헌에 상세히 공지되어 있으므로, 여기에서는 더 이상 상세하게 설명하지 않는다.
이하에서는, 본 발명의 연료전지를 상세히 설명한다.
본 발명의 연료전지는 캐소드, 애노드 및 상기 캐소드와 애노드 사이에 개재된 전해질막을 포함하는데, 이 때, 상기 캐소드 및 애노드 중의 적어도 하나가, 앞에서 설명한 본 발명의 담지촉매를 함유하고 있다.
본 발명의 연료전지는, 구체적인 예를 들면, PAFC, PEMFC 또는 DMFC로서 구현될 수 있다. 이러한 연료전지의 구조 및 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 구체적인 예가 각종 문헌에 상세히 공지되어 있으므로 여기에서는 더 이상 상세히 설명하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 하기 실시예는 본 발명을 보다 명확히 표현하기 위한 목적으로 기재되는 것일 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
제조예 1: 카본나노튜브의 제조
SWNT (CNI) 0.25g에 금속 촉매 니켈의 전구체 물질로 NiCl2.6H2O (또는 Ni(CH3COO)2) 0.09 g을 물 100 g, 에틸렌글리콜 80 g 과 함께 100 ℃ 에서 24 시간 동안 혼합하여 액상 건조하였다. 이를 열기상증착을 실시하여 650℃에서 아세틸렌 가스를 이용하여 10 분간 MWNT를 이차 성장하여 카본나노튜브를 제조하였다.
도 2 및 도 3은 각각 실시예 1에서 이차 성장을 하기 전 후의 상태를 보여주 는 전자주사현미경 사진이다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 단일벽 나노튜브에 다중벽 나노 튜브가 섞여 있음을 확인 할 수 있었다.
상기 실시예 1에 따라 얻은 카본나노튜브의 라만 분석 스펙트럼을 실시하였고, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4에는 실시예 1의 카본나노튜브와의 특성 비교를 위하여 SWNT와 MWNT의 라만 분석 스펙트럼을 함께 도시하였다.
도 4를 참조하여, SWNT는 G 피크 (~1600 cm-1)와 뚜렷한 RBM 모드 피크가 나타나고, MWNT는 SWNT에 비하여 D 피크 (1320 cm-1)가 G 피크 보다 강하고 RBM 모드 피크는 나타나지 않는다.
반면,상기 제조예 1의 카본나노튜브는 D 피크가 보다 강해졌고, RBM 모드 피크도 나타났다.
도 5는 상기 실시예 1에 따라 얻은 이차 성장 후의 카본나노튜브의 투과 전자 현미경(TEM) 사진을 나타낸 것이다.
이를 참조하면, 이차 성장 후에 단일벽 나노튜브와 다중벽 나노 튜브가 함께 존재하는 것을 알 수 있었다.
실시예 1: 연료전지의 제조
상기 제조예 1에 따라 얻은 카본나노튜브 0.5 g을 비닐 백에 넣은 다음, H2PtCl6 0.9616g을 측량하여 1.5 ml의 아세톤에 용해시켰다. 상기 용액을 상기 탄소 담체가 들어 있는 비닐 백에 넣고 혼합하였다.
상기 혼합용액을 공기 중에서 4시간 동안 건조시킨 다음에, 도가니에 옮긴 후 60 ℃의 건조기 내에서 밤새 건조시켰다. 다음으로, 질소가 흐르는 전기로 속에 상기 도가니를 넣고 질소를 10분간 흘린 후, 흐르는 가스를 수소로 전환한 다음 상온에서 200 ℃까지 승온하고 그 온도를 2시간 동안 유지하여 상기 탄소 담체에 담지된 백금염을 환원시켰다. 다시 가스를 질소로 전환한 후에 온도를 250 ℃로 5℃/분의 속도로 승온시킨 후 5시간 동안 유지하고 나서 상온까지 냉각하여 담지촉매를 얻었다.
상기 담지촉매를 이소프로필알콜에 나피온 115(듀폰사 제조)를 분산시킨 용액에 분산시켜 슬러리를 제조한 후 스프레이 공정을 통해 탄소 전극 상에 코팅하였으며, 촉매의 코팅 농도는 백금함량 기준으로 3 mg/cm2이 되도록 하였다. 이어서, 상기 전극 성형체를 롤링 머신에 통과시켜 촉매층과 탄소종이 간의 접착력이 증대되도록 하여 캐소드를 제조하였다. 한편, 애노드 전극으로는 상용 PtRu Black 촉매를 사용하여 제조된 애노드 전극을 사용하였으며, 이를 이용하여 단위전지를 제조하였다.
비교예 1
상기 제조예 1에 따라 얻은 카본 나노튜브 대신 CNI社에서 구입한 SWNT를 사용한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 연료전지를 제작하였다.
비교예 2
상기 제조예 1에 따라 얻은 카본 나노튜브 대신 Showha Denko社에서 구입한 MWNT를 사용한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 연료전지를 제작하였다.
비교예 3
상기 제조예 1에 따라 얻은 카본 나노튜브 대신 CNI社에서 구입한 SWNT와 Showha Denko社에서 구입한 MWNT의 혼합물(3:1 혼합중량비)을 사용한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 연료전지를 제작하였다.
상기 실시예 1 및 비교예 1-3에 따라 얻은 담지 촉매에 있어서, 유도결합플라즈마(ICP)를 이용하여 백금의 담지량 및 벡금의 평균 입경을 측정하였고, 그 결과는 하기 표 1에 나타난 바와 같다.
상기 실시예 1 및 비교예 1-3에서 각각 사용된 카본나노튜브의 BET 표면적, 면저항 및 백금의 평균 입경을 조사하여 하기 표 1에 함께 나타내었다. 여기에서 백금의 평균 입경은 X선 회절 분석 스펙트럼을 이용하여 조사된 것이다.
[표 1]
구분 BET 표면적 (m2/g) 면저항 (mohm/sq) Pt 입경(nm) Pt 담지량 (중량%)
100K Kgf/cm2
실시예 1 254.6 8.44 3 67.6
비교예 1 717 56.8±0.3 3.1 56
비교예 2 44 7.6±0.1 5.1 56
비교예 3 243 41.9±0.3 3.6 67
그 결과, 비교예 1의 경우는 백금 담지량은 약 56 중량%이며, 백금의 평균 입경은 약 3.1nm, 비교예 2 및 비교예 3의 경우는 백금 담지량은 각각 56 중량% 및 67 중량%이었고 백금의 평균 입경은 각각 5.1nm이고, 3.6nm이었다. 그리고 실시예 1의 경우는 백금 담지량이 58 중량%이었고, 백금의 평균 입경은 3nm이었다. 이러한 사실로부터 현재 사용중인 공정을 그대로 적용할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
상기 실시예 1 및 비교예 1-3에서 각각 제조된 단위전지에 대하여 2M 메탄올과 공기를 과량으로 흘려주면서 50℃에서 성능을 측정하였다.
그 결과, 실시예 1의 연료전지는 비교예 1-3의 경우와 비교하여 단위전지 성능시험에서는 단위전지의 성능이 보다 더 우수한 것으로 나타났다.
본 발명에 따른 카본나노튜브는 비표면적이 양호하면서 면저항 특성이 개선된다. 따라서 이러한 카본 나노튜브를 연료전지의 전극 제조시 촉매 담체로 이용하는 경우 전기전도도가 향상되어, 종래의 촉매 담체에 비하여 현저한 성능의 향상을 가져온다. 이러한 전극을 채용한 연료전지는 효율 등의 성능이 개선된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예 등을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 단일벽 나노튜브(single wall nanotube)에 금속 촉매를 담지하는 단계; 및
    상기 금속 촉매를 이용하여 상기 결과물에 다중벽 나노튜브(multi wall nanotube)를 성장시키는 단계를 포함하며,
    면저항이 1 내지 30 mohm/sq 이고, BET 비표면적이 100 내지 1000 m2/g인 연료전지 담지촉매용 카본나노튜브를 얻는 것을 특징으로 하는 연료전지 담지촉매용 카본나노튜브의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다중벽 카본나노튜브는 화학기상증착 또는 아크방전에 의하여 성장되는 것을 특징으로 하는 연료전지 담지촉매용 카본나노튜브의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 금속 촉매가 니켈, 철, 코발트 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연료전지 담지촉매용 카본나노튜브의 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 따라 제조되어 면저항이 1 내지 30 mohm/sq이고, BET 비표면적은 100 내지 1000 m2/g인 연료전지 담지촉매용 카본나노튜브.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서, 라만 스펙트럼의 G 밴드 피크 적분치(IG)와 D 밴드 피크
    적분치(ID)의 비율이 3 이상이고, RGB 모드 피크가 나타나는 것을 특징으로 하는 연료전지 담지촉매용 카본나노튜브.
  7. 제4항에 따른 연료전지 담지촉매용 카본나노튜브와 금속 촉매를 포함하는 연료전지용 담지 촉매.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서, 상기 금속 촉매의 함량이, 상기 담지 촉매의 총중량을 기준으로 하여, 40 내지 80 중량%인 것을 특징으로 하는 연료전지용 담지촉매.
  10. 제7항에 따른 연료전지용 담지촉매를 포함하는 전극을 구비한 연료전지.
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