KR100844752B1 - 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법 - Google Patents

고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100844752B1
KR100844752B1 KR1020070063045A KR20070063045A KR100844752B1 KR 100844752 B1 KR100844752 B1 KR 100844752B1 KR 1020070063045 A KR1020070063045 A KR 1020070063045A KR 20070063045 A KR20070063045 A KR 20070063045A KR 100844752 B1 KR100844752 B1 KR 100844752B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode catalyst
fuel cell
solid electrolyte
electrolyte fuel
platinum
Prior art date
Application number
KR1020070063045A
Other languages
English (en)
Inventor
권낙현
성영은
박인수
조용훈
황인철
조일희
Original Assignee
현대자동차주식회사
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 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020070063045A priority Critical patent/KR100844752B1/ko
Priority to JP2007291852A priority patent/JP5121008B2/ja
Priority to DE102007056352.5A priority patent/DE102007056352B4/de
Priority to US11/985,810 priority patent/US7825057B2/en
Priority to CN2007101951184A priority patent/CN101332426B/zh
Application granted granted Critical
Publication of KR100844752B1 publication Critical patent/KR100844752B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • H01M4/921—Alloys or mixtures with metallic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • H01M4/925—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers
    • H01M4/926—Metals of platinum group supported on carriers, e.g. powder carriers on carbon or graphite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

본 발명은 고체 전해질 연료전지용 전극 촉매 소재의 제조방법에 관한 것으로서, 카본 담지체에 고 분산된 RuOs 합금 소재에 소량의 백금(Pt)을 혼합 첨가하여 RuOs 합금 소재와 백금 소재의 물리적인 혼합 구조를 가지는 고성능의 백금-비백금 혼합 전극 촉매 소재(Pt-RuOs/C)를 제조할 수 있게 됨으로써, 전극 촉매의 소재로 적용함에 있어서 종래의 백금 소재를 사용할 때와 비교하여 백금의 양을 크게 줄일 수 있으므로 연료전지의 제조원가를 낮출 수 있는 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법에 관한 것이다.
고체 전해질 연료전지, 전극, 촉매, 백금, 비백금, 혼합 소재, RuOs, 루테늄 오스뮴 합금 소재

Description

고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법{Method for preparing the mixed electrode catalyst materials for a solid electrolyte fuel cell}
도 1은 본 발명에 따른 혼합 전극 촉매 소재의 구조를 보여주는 XRD 결과도,
도 2는 본 발명에 따른 혼합 전극 촉매 소재의 구조를 보여주는 TEM 이미지,
도 3은 본 발명에 따른 혼합 전극 촉매 소재의 표면 특성을 보여주는 CO 스트리핑(stripping) 결과도,
도 4는 본 발명에 따른 혼합 전극 촉매 소재의 수소 산화 특성을 보여주는 촉매 활성 분석 결과도.
본 발명은 연료전지용 전극 촉매 소재의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고체 전해질 연료전지에서 수소 산화극 및 환원극에 적용하기 위한 전극 촉매 소재의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 전기화학적으로 직접 전기에너지로 바꾸는 장치이며, 최근 관심 있게 연구되는 무공해 발전장치이다.
연료전지에서는 연료와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지를 생산하게 된다.
이러한 연료전지는 산업용, 가정용 및 차량 구동용 전력의 공급뿐만 아니라 소형의 전기/전자제품, 특히 휴대용 장치의 전력공급에도 적용될 수 있다.
연료전지의 종류로는 사용되는 전해질의 종류에 따라서 고체 전해질 연료전지, 인산 연료전지, 용융 탄산염 연료전지 등이 있으며, 사용되는 온도 및 사용되는 소재는 전해질의 특성에 의해서 결정된다.
현재 차량 구동을 위한 전력공급원으로는 고체 전해질 연료전지 형태가 가장 많이 연구되고 있으며, 상기한 고체 전해질 연료전지에서는 산화극에 수소가, 환원극에 산소가 공급되어 다음과 같은 반응에 의해 전류가 형성된다.
산화극 반응: 2H2 → 4H+ + 4e-
환원극 반응: O2 + 4e- + 4H+ → 2H2O
전체 반응: 2H2 + O2 → 2H2O
상기 반응식에 나타낸 바와 같이 산화극에서는 수소 분자가 분해되어 4개의 수소 이온과 4개의 전자가 생성된다.
여기서 발생된 전자는 외부 회로를 통해 이동함으로써 전류를 형성하고, 발생된 수소 이온은 전해질을 통해 환원극으로 이동하여 환원극 반응을 하게 된다.
따라서, 연료전지의 효율은 전극 반응의 속도에 의해 크게 좌우되며, 이에 전극 소재로 촉매가 사용되어진다.
하지만, 연료전지에 사용되는 전극 촉매 소재는 현재까지 백금(Pt)계의 귀금속이 주류를 이루고 있으므로 경제적인 부담은 커질 수밖에 없다.
연료전지 차량이 상용화되기 위해서는 kW 당 백금 사용량을 0.2g 이하로 감소하여야 한다고 보고되고 있다.
그러기 위해서는 많은 기술적인 어려움이 발생하며, 따라서 비백금 소재의 개발을 통해서 전극 소재의 경제적인 어려움을 극복하고자 하는 연구가 활발히 진행되어지고 있다.
그러나, 지금까지 개발된 비백금 촉매 소재로는 성능면에서 실제 연료전지용 전극 촉매로 적용하기에는 어려움이 있는 것이 사실이며, 이에 따라 경제적인 문제점을 극복할 수 있는 고성능의 전극 촉매 소재의 개발이 절실한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 결정화된 나노입자로 고 분산되어 있는 RuOs 합금 소재(RuOs/C)에 백금(Pt)을 혼합 첨가하여 RuOs 합금 소재와 백금 소재의 혼합 구조를 가지는 고성능의 혼합 전극 촉매 소재를 제조할 수 있게 됨으로써, 종래 백금 소재의 전극 촉매와 비교할 때 백금의 양을 크게 줄일 수 있으므로 전극 촉매 및 연료전지의 제조원가를 낮출 수 있는 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명자는 촉매적 활성을 갖는 비백금 소재에 백금 소재를 미량 첨가할 경우 활성 상승 효과에 의한 고성능 촉매 소재의 개발이 가능하다고 판단하여 RuOs 합금 소재와 백금으로 구성된 고성능 혼합 전극 촉매 소재를 개발하였으며, 이렇게 개발된 소재를 대상으로 전기화학적 활성도를 평가하여 만족할 만한 결과가 나타남을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 고체 전해질 연료전지용 전극 촉매 소재의 제조방법에 있어서, (a) 결정화된 나노입자로 고 분산되어 있는 RuOs 합금 소재를 물에 분산시키고, 이어 질소를 주입하여 불필요한 가스를 제거한 뒤, 환원제로 사용되는 수소를 미리 주입하는 단계와; (b) 상기 RuOs 합금 소재가 분산된 용액에 백금 전구체 용액을 주입하고, 백금 전구체 주입 종료 이후 1시간 동안 추가적으로 수소를 주입하는 단계와: (c) 수소 주입이 완료되면 이후 세척과 건조 과정을 통해 분말상태의 소재를 얻는 단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 (a) 단계에서, 상기 물에 분산시키는 RuOs 합금 소재로 서, RuOs 합금 나노입자가 카본 표면 위에 고 분산되어 있는 소재를 사용하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 (a) 단계에서, 상기 물에 분산시키는 RuOs 합금 소재의 양은 물 400 ㎖당 0.01 ~ 0.5g으로 하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 (a) 단계에서, 상기 RuOs 합금 소재를 물에 분산시킨 후 질소를 10분 ~ 1시간 주입하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 (b) 단계에서, 상기 백금 전구체로서 K2PtCl4를 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 (b) 단계에서, 사용된 백금의 양을 RuOs 합금 소재 대비 1 ~ 40 wt.%로 하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 (b) 단계에서, 상기 백금 전구체 용액의 주입속도를 0.01 ~ 1.0 mg/min으로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 고체 전해질 연료전지용 수소 산화극 및 환원극의 촉매 소재로 모두 적용이 가능하면서 미량의 백금(Pt)과 RuOs 합금 소재의 물리적인 혼합 구조를 기본으로 하는 전극 촉매 소재를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의해 제조되는 전극 촉매용 혼합 소재는 두 가지 이상의 상이 물리적으로 섞여 있는 형태로 되어 있는 것으로서, 두 가지 원소가 합금화되어 있는 소재와는 구별된다.
특히, 본 발명은, 전극 촉매 소재로서, 카본에 고 분산되어 있는 RuOs 합금 소재(RuOs/C)에 미량의 백금을 혼합 첨가하여 제조함으로써, 종래의 문제점, 즉 백금 소재의 고가성과 비백금 소재의 낮은 활성을 개선하고, 이를 통해 차량의 연료전지용 전극 촉매에 유용하게 적용할 수 있는 고성능 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재를 제공할 수 있도록 한 것이다.
본 발명에서 혼합 소재를 구성하는 것은 카본 분말에 고 분산되어 있는 결정화된 RuOs 합금 소재와 순수 백금 소재인데, 고 분산된 RuOs 합금 소재를 제조한 다음에 RuOs 나노입자가 분산되어 있는 카본 표면 위에 백금을 분산시키게 되며, 연속적인 합성 과정에 의해 RuOs 합금 입자와 백금 입자가 물리적으로 접촉하고 있는 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재를 제조하게 된다.
이러한 본 발명의 제조방법에 대해 좀더 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조 과정은, 크게 RuOs 합금 나노입자가 카본에 고 분산되어 있는 소재(RuOs/C)를 용매에 분산시키고 가스를 주입하면서 백금 전구체 용액을 첨가하는 과정과, 이후 백금 전구체를 수소 환원법을 이용하여 환원시키는 과정과, 이후 세척과 건조 과정을 통해 분말상태의 소재를 얻는 과정으로 진행된다.
먼저, 혼합 촉매 합성 과정을 설명하면, 용매로 물을 사용하며, 바람직하게는 DI 순수(DI water)를 사용한다.
카본 표면에 고 분산된 RuOs 합금 소재(RuOs/C)를 DI 순수(DI water)에 초음파 처리(sonication)를 통하여 잘 분산시킨다.
이때, 용매에 분산시키는 RuOs 합금 소재의 양은 물 400 ㎖당 0.01 ~ 0.5g을 첨가하는 것이 바람직하다.
여기서, 물 400 ㎖당 0.01g 미만을 첨가할 경우에는 용매인 물에 분산된 RuOs 합금 소재의 농도가 낮아서, 이후 환원 공정에서 환원된 백금(Pt) 원자가 RuOs 나노입자와 결합하기에 거리가 멀어지므로 환원된 백금 원자가 독립적으로 형성되는 문제가 발생할 수 있으며, 0.5g을 초과하여 첨가하는 경우에는 카본 블랙이 용매에 잘 분산되지 못하는 문제가 있어 바람직하지 않다.
이후, DI 순수에 분산시킨 뒤에는 용액 중에 녹아 있는 불필요한 가스를 제거하기 위하여 질소를 10분 ~ 1시간 동안 주입하는 것이 바람직하다.
여기서, 질소 가스 주입 시간이 10분 미만일 경우에는 상온에서 녹아 있는 용존 산소 등 영향을 미치는 가스가 완전하게 제거되지 못하는 문제가 발생할 수 있으며, 1시간을 초과할 경우에는 합성하는 시간이 오래 걸리게 되어 합성 시스템의 효율성이 감소하는 문제가 있으므로 바람직하지 않다.
이후, 순수 수소 가스를 주입하기 시작하며, 수소 가스가 주입되는 상황에서 백금 전구체 용액을 실린지 펌프를 이용하여 첨가하기 시작하며, 백금 전구체로 K2PtCl4를 사용한다.
이때, 사용되는 백금(Pt)의 양은 전체 RuOs 합금 소재 대비 1 ~ 40 wt.%로 첨가하는 것이 바람직하다.
여기서, 첨가되는 백금(Pt)의 양이 1 wt.% 미만일 경우에는 촉매 소재의 전 체 부피당 활성 면적이 감소하므로 소자에 적용될 경우에 부피에 대한 제한을 받을 수 있는 문제가 있을 수 있으며, 40 wt.%를 초과하는 경우에는 RuOs 합금 입자와 첨가된 백금과의 혼합 구조의 효율성이 감소하는 문제가 있어 바람직하지 않다.
이때, 실린지 펌프를 이용하여 첨가되는 백금 전구체(K2PtCl4)의 주입속도는 0.01 ~ 1.0 mg/min으로 하는 것이 바람직하다.
여기서, 백금 전구체의 주입속도가 0.01 mg/min 미만일 경우에는 소재를 합성하는데 장시간이 필요하게 되어 효율성이 감소하는 문제가 있으며, 주입속도가 1.0 mg/min를 초과할 경우에는 백금 전구체가 환원되는 속도보다 주입되는 속도가 더 빨라서 주입된 백금 전구체의 일부가 환원되지 못하는 문제가 있어 바람직하지 않다.
이후, 백금 전구체 용액 주입 종료 후에도 추가적으로 수소를 1시간 동안 주입한다.
이후, 세척 과정을 거친 뒤 70℃의 공기 조건에서 건조하면 분말 상태의 혼합 전극 촉매 소재가 제조된다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세하게 설명하는 바, 본 발명이 다음의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
실시예로서, 본 발명의 제조 방법에 의거하여 RuOs 합금 소재와 백금 소재가 혼합 구조를 갖는 혼합 전극 촉매 소재를 제조하였으며, 그 과정을 설명하면 다음 과 같다.
우선, 40 wt.%의 RuOs(1:1)/C 0.1g을 400 ㎖의 DI 순수에 잘 분산시킨 다음, 질소를 30분 동안 주입한 이후에 수소 가스를 주입하기 시작한다.
수소 가스의 주입시에 백금 전구체 K2PtCl4 0.0236g을 DI 순수 15 ㎖에 녹인 후 실린지 펌프를 이용하여 분당 0.02 ㎖의 속도를 주입한다.
수소 가스는 백금 전구체가 주입되는 시간에 지속적으로 주입되며, 전구체 용액의 주입이 종료된 이후에도 1시간 동안 추가적으로 수소를 주입한다.
이후 세척과 건조 과정을 통하여 혼합 구조를 갖는 전극 소재를 제조하였다.
다음으로, 비교예 1로서, 상용화되어 있는 40 wt.%의 Pt/C[JM]를 준비하였다.
첨부한 도 1은 실시예에 의해 준비된 소재의 구조 특성을 알 수 있는 XRD 결과이다.
XRD 결과를 검토 결과, 혼합 촉매 내에는 Pt와 RuOs 합금 소재 이외에도 Ru과 Os의 산화물도 소량 존재하는 것으로 판단된다.
백금 소재의 존재 여부는 40°근방에서 나타나는 피크에 의해서 확인된다.
XRD 결과의 결론은, 본 발명에 따른 혼합 전극 촉매 소재가 Pt와 RuOs 합금 소재와 소량의 Ru과 Os의 산화물이 물리적으로 혼합된 구조를 가지고 있다는 것이다.
첨부한 도 2에서 알 수 있듯이, TEM 이미지 검토에서도 고 분산되어 있는 나 노입자가 확인되며, TEM 이미지상에서 백금 입자와 RuOs 합금 입자의 구별은 어렵지만, 결론적으로 연속적인 Pt의 환원에 의해 형성된 입자의 크기도 나노 구조를 가지고 있다는 것이다.
그리고, 첨부한 도 3은 백금 원자에 흡착된 CO 분자의 탈착되는 특성을 확인할 수 있는 결과인데, 순수 백금의 경우와 다른 특성을 확인할 수 있다.
CO의 탈착되는 피크의 위치(0.55 V vs. RHE)가 순수 백금의 경우보다 낮은 전위 값에서 일어나며, 피크의 높은 대칭성을 통해 RuOs 합금 소재와 혼합 구조는 갖는 백금의 표면 구조는 균일한 특성을 갖는다는 것을 확인할 수 있다.
시험예
상기 실시예 및 비교예의 소재를 사용한 전극을 이용하여 수소 산화에 대한 전기화학적 활성 평가를 실시하였는 바, 그 평가 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
전기화학적 활성 평가를 위하여, 고분자 전해질 Nafion 112에 직접적으로 촉매 잉크를 스프레이하는 직접 스프레이법을 이용하여 CCM 방식으로 MEA를 제조하였다.
이용된 촉매의 양은 0.2 mg/㎠가 되도록 제어되었고, I-V 곡선은 수소와 공기를 이용하여 셀 온도 70℃에서 수행되었으며, 수소와 공기는 70℃ 와 75℃에서 각각 가습되었다.
촉매활성 분석의 결과로서, 첨부한 도 4는 전극 소재 성능 특성을 나타내는 I-V 곡선이며, 0.65 V 이상의 전압 영역에서는 실시예 및 비교예는 비슷한 성능을 나타내었지만, 0.65 V 이하 영역에서는 실시예가 비교예보다 다소 낮은 성능을 나타내었다.
즉, 0.6 V에서 비교예 [40 wt.% Pt/C(JM)]는 850 mA/㎠의 성능을 나타낸 반면, 실시예 [Pt-RuOs/C]는 800 mA/㎠의 나타내었다. 다소 실시예와 비교예 사이에 성능 차이는 있지만, 실시예에서 더 적은 양의 Pt이 사용된 점을 고려하면, 실시예가 비교예보다 더 높은 성능을 보이는 것으로 판단되며, 이 정도의 성능은 순수 백금 소재와 비교할 때 90% 이상으로 달성하고자 하는 목적에 적합한 수준이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법에 의하면, 결정화된 나노입자로 고 분산되어 있는 RuOs 합금 소재(RuOs/C)에 백금(Pt)을 혼합 첨가하여 RuOs 합금 소재와 백금 소재의 물리적인 혼합 구조를 가지는 고성능의 혼합 전극 촉매 소재(Pt-RuOs/C)를 제조할 수 있게 됨으로써, 종래 백금 소재의 전극 촉매와 비교할 때 백금의 양을 크게 줄일 수 있으므로 전극 촉매 및 연료전지의 제조원가를 낮출 수 있는 효과가 있게 된다.
이러한 본 발명의 고성능 혼합 전극 촉매 소재는 종래 백금 소재의 고가성과 종래 비백금 소재의 낮은 활성을 개선한 것으로, 차량의 연료전지용 수소 산화극 및 환원극의 소재로 유용하게 적용이 가능하다.

Claims (7)

  1. 고체 전해질 연료전지용 전극 촉매 소재의 제조방법에 있어서,
    (a) 결정화된 나노입자로 고 분산되어 있는 RuOs 합금 소재를 물에 분산시키고, 이어 질소를 주입하여 불필요한 가스를 제거한 뒤, 환원제로 사용되는 수소를 미리 주입하는 단계와;
    (b) 상기 RuOs 합금 소재가 분산된 용액에 백금 전구체 용액을 주입하고, 백금 전구체 주입 종료 이후 1시간 동안 추가적으로 수소를 주입하는 단계와:
    (c) 수소 주입이 완료되면 이후 세척과 건조 과정을 통해 분말상태의 소재를 얻는 단계;
    를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 물에 분산시키는 RuOs 합금 소재로서, RuOs 합금 나노입자가 카본 표면 위에 고 분산되어 있는 소재를 사용하는 것을 특징으로 하는 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 물에 분산시키는 RuOs 합금 소재의 양은 물 400 ㎖당 0.01 ~ 0.5g으로 하는 것을 특징으로 하는 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 RuOs 합금 소재를 물에 분산시킨 후 질소를 10분 ~ 1시간 주입하는 것을 특징으로 하는 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 상기 백금 전구체로서 K2PtCl4를 사용하는 것을 특징으로 하는 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 사용된 백금의 양을 RuOs 합금 소재 대비 1 ~ 40 wt.%로 하는 것을 특징으로 하는 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 상기 백금 전구체 용액의 주입속도를 0.01 ~ 1.0 mg/min으로 하는 것을 특징으로 하는 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법.
KR1020070063045A 2007-06-26 2007-06-26 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법 KR100844752B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070063045A KR100844752B1 (ko) 2007-06-26 2007-06-26 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법
JP2007291852A JP5121008B2 (ja) 2007-06-26 2007-11-09 固体電解質燃料電池用混合電極触媒素材の製造方法
DE102007056352.5A DE102007056352B4 (de) 2007-06-26 2007-11-16 Verfahren zur Herstellung von Elektrodenkatalysator-Materialgemischen für Brennstoffzellen
US11/985,810 US7825057B2 (en) 2007-06-26 2007-11-16 Method for preparing the mixed electrode catalyst materials for a PEM fuel cell
CN2007101951184A CN101332426B (zh) 2007-06-26 2007-11-29 聚合物电解质膜燃料电池用混合电极催化剂材料的制法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070063045A KR100844752B1 (ko) 2007-06-26 2007-06-26 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100844752B1 true KR100844752B1 (ko) 2008-07-07

Family

ID=39824050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070063045A KR100844752B1 (ko) 2007-06-26 2007-06-26 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7825057B2 (ko)
JP (1) JP5121008B2 (ko)
KR (1) KR100844752B1 (ko)
CN (1) CN101332426B (ko)
DE (1) DE102007056352B4 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100844752B1 (ko) * 2007-06-26 2008-07-07 현대자동차주식회사 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법
US10693146B2 (en) 2013-05-01 2020-06-23 University Of Yamanashi Production method for fine metal particles, production method for fuel cell electrode catalyst, supported fine metal particle catalyst, and fuel cell electrode catalyst

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998040161A1 (en) 1997-03-11 1998-09-17 Illinois Institute Of Technology SINGLE PHASE TERNARY Pt-Ru-Os CATALYSTS FOR DIRECT OXIDATION FUEL CELLS
KR20050047913A (ko) * 2003-11-18 2005-05-23 광주과학기술원 직접 포름산 연료전지용 백금계 합금 촉매
KR20070058435A (ko) * 2004-07-16 2007-06-08 페메아스 게엠베하 전기화학적 산화 반응을 위한 금속 합금 및 그의 제조 방법

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3506494A (en) * 1966-12-22 1970-04-14 Engelhard Ind Inc Process for producing electrical energy utilizing platinum-containing catalysts
JPH04141233A (ja) * 1990-09-29 1992-05-14 Stonehard Assoc Inc 電極触媒
DE19721437A1 (de) * 1997-05-21 1998-11-26 Degussa CO-toleranter Anodenkatalysator für PEM-Brennstoffzellen und Verfahren zu seiner Herstellung
DE19756880A1 (de) * 1997-12-19 1999-07-01 Degussa Anodenkatalysator für Brennstoffzellen mit Polymerelektrolyt-Membranen
FR2775622A1 (fr) 1998-03-03 1999-09-03 Atochem Elf Sa Catalyseur bimetallique supporte a base de platine ou d'argent, son procede de fabrication et son utilisation pour les cellules electrochimiques
WO2000004362A2 (en) * 1998-06-05 2000-01-27 The Penn State Research Foundation Method of screening compositions for electrocatalytic activity
JP3684570B2 (ja) * 1999-09-27 2005-08-17 日本電池株式会社 燃料電池用電極およびその製造方法
JP2002100374A (ja) * 2000-07-21 2002-04-05 Japan Storage Battery Co Ltd 燃料電池用電極およびその製造方法
KR20020063394A (ko) * 2001-01-29 2002-08-03 삼성에스디아이 주식회사 금속 음극 및 이를 구비한 방열형 음극구조체
JP2002248350A (ja) * 2001-02-23 2002-09-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 合金触媒の調製方法及び固体高分子型燃料電池の製造方法
EP1254711A1 (de) * 2001-05-05 2002-11-06 OMG AG & Co. KG Edelmetallhaltiger Trägerkatalysator und Verfahren zu seiner Herstellung
KR100442842B1 (ko) * 2002-02-19 2004-08-02 삼성전자주식회사 백금-루테늄을 기본으로 하는 직접 메탄올 연료전지용4원계 합성 촉매
US7074318B1 (en) * 2002-08-20 2006-07-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Movable ionic conductive wire and method of forming an electrochemical cell
JP2004344775A (ja) * 2003-05-22 2004-12-09 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 水素吸蔵材料及びそれを備えた燃料電池
JP2006134951A (ja) 2004-11-02 2006-05-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置
JP2006134774A (ja) * 2004-11-08 2006-05-25 Fuji Photo Film Co Ltd 触媒及びその製造方法、並びに電極
US7507495B2 (en) * 2004-12-22 2009-03-24 Brookhaven Science Associates, Llc Hydrogen absorption induced metal deposition on palladium and palladium-alloy particles
KR100736538B1 (ko) * 2005-01-13 2007-07-06 주식회사 엘지화학 연료전지용 전극 촉매
JP4940421B2 (ja) * 2005-01-17 2012-05-30 国立大学法人東京工業大学 酸化物複合材料、その製造方法、電気化学デバイス、および酸化物複合材料を含む触媒
KR100601984B1 (ko) * 2005-01-20 2006-07-18 삼성에스디아이 주식회사 담지 촉매 및 그 제조방법
CN100472858C (zh) * 2005-03-09 2009-03-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种质子交换膜燃料电池电催化剂制备方法
JP2007134295A (ja) * 2005-11-09 2007-05-31 Shin Etsu Chem Co Ltd 燃料電池用電極触媒ならびにその製造方法
CN1964111A (zh) * 2005-11-10 2007-05-16 中国科学院大连化学物理研究所 一种质子交换膜燃料电池的电极、膜电极及制法和应用
KR101223630B1 (ko) * 2005-11-11 2013-01-17 삼성에스디아이 주식회사 연료 전지의 캐소드 전극용 촉매, 이의 제조 방법, 이를포함하는 연료 전지용 막-전극 어셈블리 및 이를 포함하는연료 전지 시스템
KR100844752B1 (ko) * 2007-06-26 2008-07-07 현대자동차주식회사 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998040161A1 (en) 1997-03-11 1998-09-17 Illinois Institute Of Technology SINGLE PHASE TERNARY Pt-Ru-Os CATALYSTS FOR DIRECT OXIDATION FUEL CELLS
KR20050047913A (ko) * 2003-11-18 2005-05-23 광주과학기술원 직접 포름산 연료전지용 백금계 합금 촉매
KR20070058435A (ko) * 2004-07-16 2007-06-08 페메아스 게엠베하 전기화학적 산화 반응을 위한 금속 합금 및 그의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN101332426A (zh) 2008-12-31
CN101332426B (zh) 2012-07-04
US7825057B2 (en) 2010-11-02
JP2009009924A (ja) 2009-01-15
US20090005237A1 (en) 2009-01-01
DE102007056352A1 (de) 2009-01-02
DE102007056352B4 (de) 2021-11-04
JP5121008B2 (ja) 2013-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hu et al. Synthesis of Pt–rare earth metal nanoalloys
JP5348658B2 (ja) 燃料電池電極素材用白金系合金触媒の製造方法
JP5456797B2 (ja) 燃料電池用電極触媒
US8921260B2 (en) Platinum monolayer on hollow, porous nanoparticles with high surface areas and method of making
KR101624641B1 (ko) 연료전지용 전극 촉매, 그 제조방법, 및 이 전극 촉매를 이용한 막 전극 접합체와 연료전지
KR100774746B1 (ko) 복합 환원제를 이용한 고분산 백금 담지 촉매의 제조방법
Hosseini et al. Preparation method of Ni@ Pt/C nanocatalyst affects the performance of direct borohydride-hydrogen peroxide fuel cell: Improved power density and increased catalytic oxidation of borohydride
US7557057B2 (en) Method for preparation of highly dispersed supported platinum catalyst
Hang et al. Pt/Ru–Sn oxide/carbon catalysts for ethanol oxidation
JP4937527B2 (ja) 燃料電池用白金触媒及びこれを含む燃料電池
EP3020475B1 (en) Oxygen reducing catalyst, application thereof, and method for producing same
JP2018006107A (ja) 燃料電池用電極触媒及びその製造方法並びに燃料電池
KR100844752B1 (ko) 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법
CN110277564B (zh) 一种直接液体燃料电池阳极催化剂及其制备方法
RU2421850C1 (ru) Способ получения наноразмерного платиноникелевого катализатора
KR100706450B1 (ko) 고체 전해질 연료전지용 혼합 전극 촉매 소재의 제조방법
CN114497583A (zh) 一种燃料电池用PtRu/CN催化剂的制备方法
Wang et al. Engineering Mn–Nx sites on porous carbon via molecular assembly strategy for long-life zinc-air batteries
KR100844751B1 (ko) 고체 전해질 연료전지의 전극 소재용 루테늄-오스뮴 합금의제조방법
Baek et al. Bimetallic zeolitic imidazole framework-derived sulfur-doped porous carbon as highly efficient catalysts for oxygen reduction reaction in proton exchange membrane fuel cells
JP7093860B1 (ja) 燃料電池電極触媒
Wu et al. Facile Synthesis of Nitrogen Doped Graphene-Like Carbon Nanofilms and Their Electrocatalysis for Oxygen Reduction
Yang et al. Synthesis of high-performance low-Pt (1 1 1)-loading catalysts for ORR by interaction between solution and nonthermal plasma
KR20220059117A (ko) 열플라즈마로 합성된 붕소화코발트 나노입자를 포함하는 수전해 촉매전극의 제조방법 및 이에 따른 수전해 촉매전극
García et al. Oxygen Reduction Reaction on Pt-ZrO 2/C during the Alcohol Crossover in Experimental Direct Alcohol Fuel Cells.

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: 20130627

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140630

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150630

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160630

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180628

Year of fee payment: 11