KR100975433B1 - The Micro-Size Hollow Sphere Electrode - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극 위에 코팅 가능한 전극촉매가 부착된 마이크로 사이즈(Micro-size)의 동공 전극에 관한 것이다. 마이크로 사이즈의 동공 전극을 가지는 전극은 고 전류밀도 운전이 가능하고, 대형 전해셀의 운전을 용이하게 하는 장점이 있다.The present invention relates to a micro-sized pupil electrode having a coatable electrode catalyst on the electrode. Electrode having a micro-sized pupil electrode is capable of high current density operation, and facilitates operation of large electrolytic cells.

마이크로 동공 전극, 전극, 전기화학 셀, 전기분해 시스템, 연료전지 Micro pupil, Electrode, Electrochemical cell, Electrolysis system, Fuel cell

Description

마이크로 사이즈의 동공 전극 {The Micro-Size Hollow Sphere Electrode}The Micro-Size Hollow Sphere Electrode

본 발명은 수전해 장치, 연료 전지 및 이를 포함하는 전기화학 셀의 구성요소인 양극 과 음극에 코팅되어지는 마이크로 단위의 전극 촉매가 있는 동공(Hollow Sphere) 전극에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hollow sphere electrode having a micro-electrode catalyst coated on a positive electrode and a negative electrode, which are components of an electrolytic device, a fuel cell, and an electrochemical cell including the same.

전기화학 셀이란 에너지변환 장치로서 물과 같은 반응물을 이용하여 산소나 수소 가스를 만드는 전기분해 셀과 산소와 수소 연료를 이용하여 전기를 생산하는 연료전지로 구분한다.      An electrochemical cell is an energy conversion device that is divided into an electrolysis cell that produces oxygen or hydrogen gas using a reactant such as water and a fuel cell that generates electricity using oxygen and hydrogen fuel.

일반적으로 전기화학 셀은 양극과 음극에서 전기화학 반응에 의해 생성된 반응물을 분리하는 이온 교환막, 반응물을 산화시키는 양극, 반응물을 환원 시키는 음극, 그 외 단위셀을 분리하는 분리판, 그리고 실링 목적의 가스켓으로 구성된다.       In general, an electrochemical cell includes an ion exchange membrane separating an reactant produced by an electrochemical reaction at an anode and a cathode, an anode oxidizing a reactant, a cathode reducing a reactant, a separator separating other unit cells, and sealing purposes. It consists of a gasket.

전기화학 셀의 핵심 구성 요소인 전극은 모재(母材, Substrate) 위에 전극 촉매층을 가지는 구조로, 전극 촉매층은 일반적으로 산화와 환원 반응에 적합한 전기화학 촉매로 백금족, 또는 이들의 합금 또는 산화물로 구성된다. 가장 대표적인 공업용 전극은 티타늄(Titanium) 모재(Substrate) 위에 RuO2-TiO2 또는 RuO2-TiO2-IrO2 등의 전극촉매를 코팅(Coating)한 DSE(Dimensionally Stable Electrode)로, 뛰어난 안정성(Stability)와 높은 전극 촉매 활성(Electrocatalytic activity)으로 인해 소금물 전기분해나 물 전기분해 공정에 적용되어 왔다. 여기서 모재란 전극반응에 참여는 하지 않으며 전극 촉매층을 고정화하는 기능을 한다.Electrode, which is a core component of electrochemical cell, has an electrode catalyst layer on a substrate, and the electrode catalyst layer is generally an electrochemical catalyst suitable for oxidation and reduction reactions and is composed of platinum group, alloys or oxides thereof. do. The most representative industrial electrode is DSE (Dimensionally Stable Electrode) coated with electrode catalyst such as RuO 2 -TiO 2 or RuO 2 -TiO 2 -IrO2 on titanium substrate. Due to its high electrode catalytic activity, it has been applied to brine electrolysis or water electrolysis processes. Here, the base material does not participate in the electrode reaction and functions to fix the electrode catalyst layer.

또한, 전극 모재 재질은 모재 위에 적용되는 전극촉매와의 결합성을 고려하여 결정하며, 주로 티타늄(titanium), 탄탈륨(tantalum), 모넬(monel), 니켈(nickel), 스테인레스 스틸(stainless steel) 등이 사용되고 있다. 전극 모재의 형상은 반응물인 전해질과 생성물인 가스의 유입과 유출이 쉽도록 2 차원 또는 3 차원의 다공성 구조를 가진다. 2 차원 형상으로는 타공형(Punched), 익스팬디드형(Expanded), 메쉬(Mesh)형, 다이아몬드형(Diamond)의 구멍 형상이 있으며, 3차원 형상으로는 상기 2차원 전극을 적층시키거나, 섬유형, 그래뉼형, 입자상 분말등을 입체화한 형상이 있다.      In addition, the electrode base material is determined in consideration of the bonding with the electrode catalyst applied on the base material, mainly titanium (tanitanium), tantalum (montal), monel (nickel), stainless steel (stainless steel), etc. Is being used. The shape of the electrode base material has a two-dimensional or three-dimensional porous structure to facilitate the inflow and outflow of the reactant electrolyte and the product gas. The two-dimensional shape includes a punched, expanded, mesh, diamond shape hole, the three-dimensional shape by laminating the two-dimensional electrode, There are three-dimensional shapes of fibrous, granular, and particulate powders.

전극 촉매를 모재위에 형성하는 기존의 대표적인 방법은 습식 방법(Wet Processing)이다. 이는 전극 모재에 용매, 알콕사이드, 전극촉매 전구체의 염화물로 구성된 균일상의 액상 촉매 혼합액을 모재 위에 페인팅(Painting), 브러싱(Brushing) 또는 디핑(Dipping)에 의해 모재 위에 분산한 후 이를 열분해(Thermal Decomposition)하는 방법이다.      The conventional representative method of forming an electrode catalyst on a base material is wet processing. This is because the homogeneous liquid catalyst mixture consisting of chloride, alkoxide, and chloride of the electrocatalyst precursor is dispersed on the base material by painting, brushing, or dipping on the base material, and then thermally decomposing it. That's how.

도 1은 기존의 전극제조 방법에 의해 얻게 되는 평판형 전극의 표면 구조이다. 도 1에 보는 바와 같이, 전극 모재위에 균일하게 전극 촉매가 일정하게 도포있다. 단위 면적당 전극촉매의 로딩량은 240μg/cm2 수준으로 전극촉매의 로딩량 240μg/cm2 이상을 얻기 위하여 반복 과정을 더 수행하더라도 전극 촉매의 표면적이 증가하지 않으며, 따라서 전극 반응의 활성이 증가되지 않는다. 1 is a surface structure of a plate-shaped electrode obtained by a conventional electrode manufacturing method. As shown in FIG. 1, an electrode catalyst is uniformly apply | coated on an electrode base material. Loading amount per unit surface area electrocatalyst is even further performs an iterative process in order to obtain the loading amount of 240μg / cm 2 or more of the electrode catalyst in two levels of 240μg / cm does not increase the surface area of the electrode catalyst, and thus the activity of the electrode reaction is not increased Do not.

전기분해 산업에서 최근에는 생산성 및 운영성을 최대화를 목적으로 반응기 면적이 2m2 이상의 대형화와 10kA/m2 이상의 고 전류밀도 운전의 특성을 추구하고 있으며, 따라서, 전기분해 반응기의 핵심 부품인 전극에 요구되는 특성도 이에 따른 성능 및 내구성의 향상과 관련한 요구(예를 들면, 단위 면적당의 높은 전극촉매 로딩량 과 균일한 촉매 로딩량)가 높아지고 있다. In the electrolytic industry in recent years it has been pursuing the characteristics of the reactor area 2m 2 or more large-sized, and 10kA / m 2 or more high current density operation in order to maximize productivity and operability, therefore, in the core component of the electrolytic reactor electrodes The required properties also increase the demands on performance and durability (for example, high electrocatalyst loading per unit area and uniform catalyst loading).

2m2 이상 대형 면적을 가지고, 10kA/m2 이 전류밀도 운전에 적합한 적절한 촉매 로딩량은 2,400μg/cm2 이상 요구 되지만, 기존 방법으로는 단위 면적당 전극촉매의 로딩량이 240μg/cm2 수준이기 때문에 10kA/m2 이상의 전류밀도 운전조건에서는 전극의 수명이 감소하고, 전기화학적 활성능력이 떨어지는 단점이 있다. 또 한, S. Pizzini(S. Pizzini, G. Buzzanca, C. Mari, L. Rossi and S. Torchio, Mat. Res. Bull., 7, 449(1972)), G. Barrel(G. Barrel, J. Guitton, C. Montella, and F. Vergara, Surface Technology), 6, 39(1977)), K. Kameyama, K. Tsukada, K. Yahikozawa, and Y. Takasu, J. Electrochem. Soc., 140, 966(1993)등에 의하면 기존의 균일상의 액상 촉매 혼합액을 적용하는 전극 촉매 형성 방법은 전처리 과정에 의해 영향을 매우 크게 받으며, 전극의 성능이 일정하지 않음을 보고하고 있다.With a large area of more than 2m 2 , a suitable catalyst loading of 10kA / m 2 for current density operation is required to be more than 2,400μg / cm 2 , but the conventional method requires that the amount of electrode catalyst loading per unit area is 240μg / cm 2 . In the current density operating conditions of 10kA / m 2 or more, the life of the electrode is reduced, the electrochemically active capacity is disadvantageous. In addition, S. Pizzini (S. Pizzini, G. Buzzanca, C. Mari, L. Rossi and S. Torchio, Mat. Res. Bull., 7, 449 (1972)), G. Barrel (G. Barrel, J. Guitton, C. Montella, and F. Vergara, Surface Technology), 6, 39 (1977)), K. Kameyama, K. Tsukada, K. Yahikozawa, and Y. Takasu, J. Electrochem. Soc., 140, 966 (1993), etc., reported that the electrode catalyst formation method applying the conventional liquid phase liquid catalyst mixture is greatly affected by the pretreatment process, and the electrode performance is not constant.

[문헌 1] S. Pizzini, G. Buzzanca, C. Mari, L. Rossi and S. Torchio, Mat. Res. Bull., 7, 449(1972)      1 S. Pizzini, G. Buzzanca, C. Mari, L. Rossi and S. Torchio, Mat. Res. Bull., 7, 449 (1972)

[문헌 2] G. Barrel, J. Guitton, C. Montella, and F. Vergara, Surface Technology), 6, 39(1977)      G. Barrel, J. Guitton, C. Montella, and F. Vergara, Surface Technology), 6, 39 (1977).

[문헌 3] K. Kameyama, K. Tsukada, K. Yahikozawa, and Y. Takasu, J. Electrochem. Soc., 140, 966(1993)[Reference 3] K. Kameyama, K. Tsukada, K. Yahikozawa, and Y. Takasu, J. Electrochem. Soc., 140, 966 (1993)

따라서 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술인 균일상의 액상 촉매 혼합액을 모재에 코팅하는 방법에 의해 제조된 전극의 특성인 단위 면적당의 촉매 로딩량의 한계인 240μg/cm2 을 극복하여 2,400μg/cm2까지 로딩을 하고, 대면적에 대한 촉매의 불균일한 분포를 개선하여, 전극의 성능 및 내구성을 개선하여 대면적의 전기화학 셀이 고전류 밀도에서 운전 가능하게 하고자 한다.Accordingly, the present invention overcomes the limitation of the catalyst loading amount per unit area of 240 μg / cm 2, which is a characteristic of the electrode prepared by the method of coating a matrix liquid phase liquid catalyst mixture according to the prior art as described above, to 2,400 μg / cm 2 By loading up to and improving the heterogeneous distribution of the catalyst over large areas, it is intended to improve the performance and durability of the electrodes so that large area electrochemical cells can be operated at high current densities.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전극 모재에 코팅을 목적으로 전기화학 촉매가 로딩되어 있는 동공(Hollow Sphere) 전극에 대한 구조를 제공하고자 한다.       In order to achieve the above object, the present invention is to provide a structure for a hollow sphere electrode is loaded with an electrochemical catalyst for the purpose of coating the electrode base material.

또한 본 발명의 동공(Hollow Sphere) 전극은 직경이 1∼50μm 의 마이크로 단위인 것을 특징으로 한다.      In addition, the hollow sphere electrode of the present invention is characterized in that the diameter of 1 to 50μm microunits.

또한 본 발명의 마이크로 단위의 동공(Hollow Sphere) 전극은 속이 빈 동공을 이루는 동공의 모재와 이 위에 전극 촉매가 형성된 것을 특징으로 한다.      In addition, the microsphere of the pupil (Hollow Sphere) electrode is characterized in that the electrode base material formed on the base material of the pores constituting the hollow pupil and thereon.

또한 본 발명의 마이크로 단위의 동공(Hollow Sphere) 전극의 촉매는 전기화학 반응촉매로, 산화 또는 환원의 전기화학 반응에 적합한 백금, 이리듐, 루테늄, 팔라듐, 주석등의 금속 및 금속 산화물, 또한 이들의 화합물로 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the catalyst of the hollow sphere electrode of the micro-unit of the present invention is an electrochemical reaction catalyst, and metals and metal oxides such as platinum, iridium, ruthenium, palladium, and tin, which are suitable for the electrochemical reaction of oxidation or reduction, and also their It is characterized by consisting of a compound.

본 발명의 마이크로 동공 전극을 코팅한 전극의 성능은 모재위에 단위 면적당 높은 촉매 로딩량을 가져 고전류 밀도 운전이 가능하고, 모재 위에 균일한 촉매 로딩량 분포를 갖게 되어 우수한 전극의 특성, 즉 전극반응 효율이 우수하고, 내구성이 증진되는 효과가 있다. 또한, 단위면적당 고전류밀도 운전이 가능하게 되어 장치의 콤팩트화(Compact)를 이룰 수 있다. The performance of the electrode coated with the micro-pore electrode of the present invention has a high catalyst loading amount per unit area on the base material, which enables high current density operation, and has a uniform catalyst loading amount distribution on the base material. This is excellent and durability is effective. In addition, high current density operation per unit area becomes possible, which makes the device compact.

아래에서, 본 발명에 따른 마이크로 동공 전극 및 그 제조방법과 이를 구비한 전극의 양호한 실시 예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.       Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of a micro-cavity electrode and a method of manufacturing the same and an electrode having the same according to the present invention will be described in detail.

도 2은 본 발명의 마이크로 사이즈 동공 전극의 개념도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 마이크로 사이즈 동공 전극(100)은 동공 모재(10)과 전극촉매(20)로 구성된다.       2 is a conceptual diagram of a micro size pupil electrode of the present invention. As shown in FIG. 2, the micro-sized pupil electrode 100 is composed of a pupil matrix 10 and an electrode catalyst 20.

동공 모재(10)은 전기화학 촉매 지지하고, 전극 모재와의 결합하는 기능을 한다. 동공 모재(10)의 재질로는 금, 은, 크롬, 철, 티타늄, 망간, 코발트, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 알루미늄, 규소, 아연 및 주석으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 1종 이상의 금속과의 합금, 또는 이들의 산화물이 적용 가능하다. 전극 모재와의 접합성과 원재료 구입의 편리성을 고려할 때, 바람직한 재질은 티탄 산화 물이 적합하다.       The pupil base material 10 supports the electrochemical catalyst and functions to bond with the electrode base material. As the material of the pupil matrix 10, one or more metals selected from the group consisting of gold, silver, chromium, iron, titanium, manganese, cobalt, nickel, molybdenum, tungsten, aluminum, silicon, zinc and tin and Alloys thereof, or oxides thereof are applicable. Considering the bonding property with the electrode base material and the convenience of purchasing raw materials, titanium oxide is preferable.

동공 모재(10)에 적용을 위한 전극 촉매(20)은 산화 환원 반응에 적용 가능한 Ta, Pb, Ru, Ir, Sn, Ba, Ag, Pt 및 Pb로 구성된 귀 금속의 1 종 또는 1 종 이상을 혼합한 합금 것, 또는 이들의 산화물, 또는 상기 촉매 금속과 전이금속(Ti, Zr) 의 산화물을 혼합된 것이 적합하다.
The electrode catalyst 20 for application to the pupil matrix 10 includes one or more kinds of noble metals composed of Ta, Pb, Ru, Ir, Sn, Ba, Ag, Pt, and Pb applicable to a redox reaction. Mixtures of alloys or oxides thereof, or mixtures of oxides of the catalyst metal and transition metals (Ti, Zr) are suitable.

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도 3은 본 발명의 마이크로 사이즈의 동공 전극을 제조하는 과정(300)을 나타낸 블록도이다. 본 발명의 동공 전극의 제조 방법은 다음 예로서 가능하지만 이 예에 국한되지는 않는다.       3 is a block diagram illustrating a process 300 of manufacturing a microsized pupil electrode of the present invention. The manufacturing method of the pupil electrode of this invention is possible in the following example, but is not limited to this example.

도 3에 도시된 바와 같이, 1 단계에서는 구형 고분자체를 제조하는 단계이며, 2 단계는 구형의 고분자체에 전기화학 촉매가 코팅될 동공 모재를 형성단계이며, 3 단계는 2 단계에서 제조된 구형의 모재에 촉매를 형성하는 단계로 하여 동공 전극이 제조된다. 여기서 1단계 결과물은 ‘구형고분자“이며, 2단계 결과물은 ’동공 모재‘, 3단계 결과물은 ’동공전극‘이다.        As shown in FIG. 3, step 1 is a step of preparing a spherical polymer body, step 2 is a step of forming a pupil matrix to be coated with an electrochemical catalyst on the spherical polymer body, step 3 is a spherical polymer prepared in step 2 A pupil electrode is manufactured by forming a catalyst in the base material of the. The first stage result is 'spherical polymer', the second stage result is 'pupillary base material', and the third stage result is 'pupil electrode'.

1 단계는 구형 고분자를 얻는 단계로 동공전극의 크기를 결정하는 단계이다. 일반적으로 구형 고분자를 제조하는 방법으로는 현탁중합(suspension polymerization), 유화중합(emulsion polymerization), 시드중합(seeded polymerizaton), 분산중합(dispersion polymerization), 침전중합(precipitation polymerization)이 있으나, 입자의 크기, 제조 공정의 복잡성등을 고려할 때 유화중합에 의해 구형의 입자를 제조하는 것이 바람직하다.      The first step is to obtain a spherical polymer to determine the size of the pupil electrode. In general, methods for preparing spherical polymers include suspension polymerization, emulsion polymerization, seeded polymerizaton, dispersion polymerization, and precipitation polymerization. In consideration of the complexity of the production process, it is preferable to produce spherical particles by emulsion polymerization.

현탁중합은 제조되는 고분자가 0.1∼1000 μm으로 매우 넓은 입자 크기 분포도를 갖는 문제가 있으며, 시드중합은 중합 절차가 매우 까다롭고 다단계의 중합 과정이 소요되므로 중합에 장시간이 요구되는 문제가 있으며, 분산중합은 입자들이 서로 뭉치거나 구형이 아닌 불규칙한 형태의 입자가 형성되어 완전 가교된 입자를 제조하는 데에는 어려운 문제가 있다. 마지막으로 침전중합은 사용가능한 단량체의 종류 및 공용매로 사용되는 용매가 극히 제한적이라는 한계를 갖고 있다. 이에 반하여 유화중합은 직경이 1~10 μm 정도의 균일한 크기의 가교된 고분자 입자를 제조할 수 있으며, 그 공정 또한 간단하다.        Suspension polymerization has a problem of having a very large particle size distribution of 0.1 to 1000 μm of the prepared polymer, and seed polymerization has a problem of requiring a long time for polymerization because the polymerization procedure is very difficult and a multi-step polymerization process is required. Polymerization has a difficult problem in that the particles are agglomerated with each other or irregularly shaped particles are formed to form completely crosslinked particles. Finally, precipitation polymerization has a limitation in that the types of monomers available and the solvents used as cosolvents are extremely limited. On the other hand, emulsion polymerization can produce crosslinked polymer particles having a uniform size of about 1 to 10 μm in diameter, and the process is simple.

단량체의 혼합물, 계면활성제를 용매 상에서 50∼100℃의 온도에서 1∼12시간 동안, 10∼300 rpm 교반속도로 중합시키는 단일 공정 중합에서 1∼100μm 크기의 마이크로 크기의 구형 고분자입자들이 제조된다.       Spherical polymer particles having a size of 1 to 100 μm are prepared in a single process polymerization in which a mixture of monomers and a surfactant are polymerized in a solvent at a temperature of 50 to 100 ° C. for 1 to 12 hours at a stirring speed of 10 to 300 rpm.

단량체의 혼합물로는 디비닐벤젠 또는 아크릴레이트계 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 사용될 수 있다. 아크릴레이트계 단량체로는, 1,2-에탄디올디아크릴레이트; 1,3-프로판디올디아크릴레이트; 1,3-부탄디올디아크 릴레이트; 1,4-부탄 디올디아크릴레이트; 1,5-펜탄디올디아크릴레이트; 1,6-헥산디올디아크릴레이트; 에틸렌글리콜디아크릴레이트; 프로필렌글리콜디아크릴레이트; 부틸렌글리콜디아크릴레이트; 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트; 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트; 폴리프로필렌 글리콜디아크릴레이트; 폴리부틸렌글리콜디아크릴레이트; 알킬아크릴레이트; 1,2- 에탄디올디메타크릴레이트; 1,3-프로판디올메타크릴레이트;1,3-부탄 디올디메타크 릴레이트; 에틸렌글리콜디메타크릴레이트; 프로필렌글리콜디메타크릴레이트; 부틸렌글리콜 디메타크릴레이트; 트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트; 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트; 폴리프로필렌글리콜 디메타크릴레이트; 폴리부틸렌글리콜디메타크릴레이트; 알릴메타크릴레이트; 우레탄아크릴레이트; 디알릴말레이트 등이 사용될 수 있다.       As the mixture of the monomers, one or two or more selected from divinylbenzene or acrylate may be used. As an acrylate monomer, 1,2-ethanediol diacrylate; 1,3-propanedioldiacrylate; 1,3-butanedioldiak relate; 1,4-butane diol diacrylate; 1,5-pentanediol diacrylate; 1,6-hexanediol diacrylate; Ethylene glycol diacrylate; Propylene glycol diacrylate; Butylene glycol diacrylate; Triethylene glycol diacrylate; Polyethylene glycol diacrylate; Polypropylene glycol diacrylate; Polybutylene glycol diacrylate; Alkyl acrylates; 1,2- ethanediol dimethacrylate; 1,3-propanediol methacrylate; 1,3-butane dioldimethacrylate; Ethylene glycol dimethacrylate; Propylene glycol dimethacrylate; Butylene glycol dimethacrylate; Triethylene glycol dimethacrylate; Polyethylene glycol dimethacrylate; Polypropylene glycol dimethacrylate; Polybutylene glycol dimethacrylate; Allyl methacrylate; Urethane acrylate; Diallyl maleate and the like can be used.

중합체 입자의 응집물을 감소시키는 계면활성제로서는, 포타슘퍼설페이트, 알킬황산염, 알킬벤젠황산염, 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산염, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌지방산에스테르, 플루로닉(PLURONIC)형 계면활성제등을 사용할 수 있다.        As surfactants for reducing aggregates of polymer particles, potassium persulfate, alkyl sulfates, alkylbenzene sulfates, polyoxyethylene alkyl ether sulfates, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene fatty acid esters, and PLURONIC type surfactants Etc. can be used.

용매는 바람직하게는 물 단독 또는 상기 단량체를 용해시킬 수 있는 유기용매와 물을 공용매로 하여 사용한다. 사용될 수 있는 유기 용매는 바람직하게는 알코올류, 에테르 알코올류, 케톤류 및 페닐계 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 혼합 사용될 수 있다. 예를 들어, 메탄올; 에탄올; 이소프로필알코올; 부틸알코올; 옥틸알코올; 벤질알코올; 시클로헥산올; 에틸렌글리콜; 글리네롤; 디에틸렌글리콜; 메틸셀로솔브; 셀로솔브; 부틸셀로솔브; 이소프로필셀로솔브; 에틸렌글리콜모노메틸에테르; 에틸렌글리콜모노에틸에테르; 디에틸렌글리콜모노메틸에테르; 디에틸렌글리콜모노에틸에테르; 아세톤; 메틸에틸케톤; 메틸이소부틸케톤; 클로로벤젠; 벤젠; 톨루엔 등이 사용 될 수 있다.        The solvent is preferably used as water or an organic solvent capable of dissolving the monomer and water as a cosolvent. The organic solvent that can be used is preferably one or two or more selected from alcohols, ether alcohols, ketones and phenyls. For example, methanol; ethanol; Isopropyl alcohol; Butyl alcohol; Octyl alcohol; Benzyl alcohol; Cyclohexanol; Ethylene glycol; Glinerol; Diethylene glycol; Methyl cellosolve; Cellosolves; Butyl cellosolve; Isopropyl cellosolve; Ethylene glycol monomethyl ether; Ethylene glycol monoethyl ether; Diethylene glycol monomethyl ether; Diethylene glycol monoethyl ether; Acetone; Methyl ethyl ketone; Methyl isobutyl ketone; Chlorobenzene; benzene; Toluene and the like can be used.

2 단계는 동공모재를 제조하는 단계로 마이크로 크기의 구형 고분자 입자에 촉매가 코팅될 모재를 형성하는 과정이다. 상기 1 단계에서 제조된 마이크로 크기의 구형 고분자 입자에 형성 가능한 동공 모재의 재질은 도2에서 서술한 바와 같이전극 모재와 전극 촉매와의 결합성과 원재료 구입의 편리성을 고려하여 결정하며, 바람직한 재질은 티탄 산화물이 적합하다. 티탄 산화물 막을 구형 고분자 위에 형성하는 방법은 염화티탄, 유산티탄, 티탄 알콕사이드(alkoxide)등을 구형 고분자에 혼합한 후, 건조, 분리 과정을 거쳐 얻는다.        The second step is to prepare a blank base material to form a base material to be coated with a catalyst on the micro-sized spherical polymer particles. The material of the pupil base material that can be formed in the micro-sized spherical polymer particles prepared in step 1 is determined in consideration of the coupling between the electrode base material and the electrode catalyst and the convenience of purchasing raw materials, as described in FIG. Titanium oxide is suitable. The method of forming a titanium oxide film on a spherical polymer is obtained by mixing titanium chloride, titanium lactate, titanium alkoxide, and the like into a spherical polymer, followed by drying and separation.

3 단계는 촉매 기능을 가지는 마이크로 사이즈의 동공 전극 제조 과정으로 2 단계 결과물인 동공 모재에 촉매를 형성하는 단계이다.        In the third step, a micro-sized pupil electrode having a catalytic function is formed to form a catalyst in the resultant pupil matrix.

동공 모재에 적용을 위한 전극 촉매는 도 2에서 서술한 바와 같은 전극 촉매의 Ta, Pb, Ru, Ir, Sn, Ba, Ag, Pt 및 Pb로 구성된 귀금속류의 화합물의 1 종 또는 1 종 이상을 혼합하여 사용하거나, ii) 전극 촉매의 전구체인 Ru, Ir, Sn, Pt 및 Pb로 구성된 귀금속류의 화합물의 1 종 또는 1 종 이상, 전이금속(Ti, Zr) 알콕 사이드을 혼합하여 사용한다. 여기에 초순수와 산을 첨가하여 동공의 구형 전극 표면 위에 용액을 혼합 한 후, 건조 하고, 이 후에 열분해하면 전극 촉매가 생성된다.        The electrode catalyst for application to the pupil matrix is mixed with one or more kinds of noble metal compounds composed of Ta, Pb, Ru, Ir, Sn, Ba, Ag, Pt, and Pb of the electrode catalyst as described in FIG. Or ii) a mixture of one or more compounds of a noble metal compound composed of Ru, Ir, Sn, Pt and Pb, which are precursors of the electrode catalyst, and a transition metal (Ti, Zr) alkoxide. Ultrapure water and acid are added thereto to mix the solution on the pupillary electrode surface, and then dried, followed by pyrolysis to form an electrode catalyst.

상기 금속 알콕사이드는 티타늄 이소프로폭사이드, 티타늄 에톡 사이드, 티타늄 n-프로폭사이드, 티타늄부톡사이드, 지르코늄 n-프로폭사이드, 지르코늄 이소프로폭사이드, 지르코늄 부톡사이드 및 지르코늄 에톡사이드로 구성되는 군 중에서 선택되는 어느 하나 이상이 바람직하며, 산은 염산, 질산, 초산 및 황산으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나 이상이 바람직하다.        The metal alkoxide is selected from the group consisting of titanium isopropoxide, titanium ethoxide, titanium n-propoxide, titanium butoxide, zirconium n-propoxide, zirconium isopropoxide, zirconium butoxide and zirconium ethoxide. At least one selected is preferred, and the acid is preferably at least one selected from the group consisting of hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid and sulfuric acid.

건조 공정은 코팅층의 수분과 유기물을 제거하고 최종 코팅층의 물리적 상태에 영향을 주는 단계로 50-150℃의 온도로 건조하며, 열분해 공정은 잔류 유기물을 완전히 제거하고 금속 알콕사이드 및 염화물을 금속 산화물로 결정화하는 단계로 400-600℃의 온도에서 전극을 제조한다.        The drying process removes moisture and organics from the coating layer and affects the physical state of the final coating layer, drying at a temperature of 50-150 ° C. The pyrolysis process completely removes residual organics and crystallizes metal alkoxides and chlorides with metal oxides. To prepare an electrode at a temperature of 400-600 ℃.

도 4는 마이크로 사이즈의 동공 전극을 이용하여 전기분해에 적용 가능한 전극(400)을 제조하는 과정을 나타낸 블록도이다. 도 4는 기존에 널리 알려진 전극의 제조 과정의 일례이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 도 3에 제시된 방법에 의해 제조된 도 2의 마이크로 사이즈 동공 전극과 전극 촉매를 가지는 코팅 용액 제조하 고, 여기에 초순수와 산을 첨가하고, 불균일상의 혼합물을 모재에 스프레잉(Spraying)하는 단계, 건조하는 단계, 산화물을 형성하는 소성 단계등으로 구성된다.        4 is a block diagram illustrating a process of manufacturing an electrode 400 applicable to electrolysis using a microsized pupil electrode. 4 is an example of a manufacturing process of an electrode widely known in the art. As shown in FIG. 4, a coating solution having the micro-sized pupil electrode and electrode catalyst of FIG. 2 prepared by the method shown in FIG. 3 was prepared, ultrapure water and acid were added thereto, and a heterogeneous mixture was added to the base material. It comprises a step of spraying, a step of drying, a firing step of forming an oxide, and the like.

전극 촉매 용액을 제조 과정은 도 3에 제시된 방법에 의해 제조된 도 2의 마이크로 사이즈 동공 전극과 여기에 Ru, Ir, Sn, Pt 및 Pb 등의 염화물로 구성된 1성분 또는 2성분 복합 또는 다성분 화합물을 가하여 혼합한 뒤, Ti, Zr의 알콕사이드 1종을 알코올에 몰비율로 50∼100배로 희석한 후, 여기에 초순수와 산을 첨가하여 코팅용 용액을 제조한다. 상기 Ru, Ir, Sn, Pt 및 Pb로 구성된 귀금속류의 염화물 1종 또는 2종과 Ti 및 Zr으로 구성된 금속의 알콕사이드 1종의 몰 비율은 0.4~0.6이다.        The process for preparing the electrode catalyst solution is a one-component or two-component complex or multicomponent compound composed of the micro-sized pupil electrode of FIG. 2 prepared by the method shown in FIG. After adding and mixing, one kind of alkoxide of Ti and Zr was diluted 50-100 times in molar ratio to alcohol, and then ultrapure water and acid were added thereto to prepare a coating solution. The molar ratio of one or two chlorides of the noble metals composed of Ru, Ir, Sn, Pt and Pb and one alkoxide of the metal composed of Ti and Zr is 0.4 to 0.6.

상기 전극 촉매 용액을 전극 모재위에 스프레잉 방식으로 분사한후, 건조를 하고, 이를 열분해 공정한다. 건조 공정은 50-150℃의 온도로 건조하며, 열분해 공정은 400-600℃의 온도에서 전극을 제조한다. 코팅의 두께는 반복하는 횟수를 조절하여 얻는다.      The electrode catalyst solution is sprayed onto the electrode base material by spraying, followed by drying, which is then pyrolyzed. The drying process is dried at a temperature of 50-150 ° C., and the pyrolysis process produces the electrode at a temperature of 400-600 ° C. The thickness of the coating is obtained by adjusting the number of repetitions.

[실시 예 1] [Example 1]

실시 예 1은 속이 빈 구형인 TiO2에 SnO2 전극 촉매가 담지된 구형 전극에 관한 실시예이다. Example 1 relates to a spherical electrode in which a SnO 2 electrode catalyst is supported on a hollow sphere TiO 2 .

1. 마이크로 단위의 구현 전극제조1. Manufacturing of micro electrodes

(1)구형 고분자의 제조(1) Preparation of spherical polymer

증류수 160ml에 0.2g의 포타슘 퍼설페이트(potassium persulfate)을 첨가하고 80℃로 유지하면서 300rpm으로 교반한다. 이 용액에 54ml의 스틸렌(styrene)과 2ml의 메타크릴산(methacrylic acid)을 넣고 질소 분위기에서 24시간 동안 반응시켰다.       0.2 g of potassium persulfate is added to 160 ml of distilled water, and the mixture is stirred at 300 rpm while maintaining at 80 ° C. 54 ml of styrene and 2 ml of methacrylic acid were added to the solution for 24 hours in a nitrogen atmosphere.

(2) 동공의 TiO2 제조(2) TiO 2 production of pupils

TiO2의 전구체로는 Ti(SO4)2용액을 사용하였다. 상기에서 제조된 구형인 고분자 용액 1.0ml에 32ml의 증류수, 0.8 ml 염산, 1.98ml의 세틸트리메틸 암모늄 클로라이드(Cetyltrimethylammonium chloride)를 가하고 나서 초음파로 30분 분산시킨 후에 Ti(SO4)2용액의 0.18ml을 상기 용액에 적하시킨다. 상기 용액은 70℃에서 12시간 숙성시킨 후 상온으로 냉각시키고 원심분리한 후에 고체 시료를 얻었다. Ti (SO 4 ) 2 solution was used as a precursor of TiO 2 . 32 ml of distilled water, 0.8 ml hydrochloric acid, and 1.98 ml of Cetyltrimethylammonium chloride were added to 1.0 ml of the spherical polymer solution prepared above, followed by dispersion for 30 minutes by ultrasound, and 0.18 ml of Ti (SO 4 ) 2 solution. Is added dropwise to the solution. The solution was aged for 12 hours at 70 ℃, cooled to room temperature and centrifuged to obtain a solid sample.

(3) 구형인 TiO2에 촉매 SnO2 고정(3) Fixation of catalyst SnO 2 to spherical TiO 2

상기에서 제조된 구형인 TiO2에 Sn을 함량이 20, 40, 60wt%까지 담지 하여 동공의 구형전극을 제조하였다. 여기서 사용된 Sn의 전구체는 SnCl2로 사용하였다. 지지체에 촉매가 균일하게 분포하도록 상기에서 제조된 구형인 TiO2에 32ml의 증류수, 0.8ml 염산, 그리고 1.98ml 주석염화물(SnCl2)를 첨가하고 나서 초음파로 30분 분산시킨다. 상기 용액은 70℃에서 12시간 건조 후 원심분리를 하여 고체 시료를 얻었다. 그리고 고체 시료를 200∼300℃(1℃/min)에서 4시간 열분해하여, 구형 전극을 제조한다. A sphere-shaped electrode was prepared by supporting Sn in an amount of 20, 40, and 60 wt% in TiO 2 . The precursor of Sn used here was used as SnCl 2 . 32 ml of distilled water, 0.8 ml hydrochloric acid, and 1.98 ml tin chloride (SnCl 2 ) were added to the spherical TiO 2 prepared above so that the catalyst was uniformly distributed on the support, followed by dispersion for 30 minutes by ultrasonic waves. The solution was dried at 70 ° C. for 12 hours and then centrifuged to obtain a solid sample. And a solid sample is thermally decomposed at 200-300 degreeC (1 degree-C / min) for 4 hours, and a spherical electrode is manufactured.

(4) 동공형 전극의 물리적 분석(4) physical analysis of pupil-type electrodes

도 5는 제조된 구형 전극(300℃에서 소성된 40wt%Sn/ 60wt%TiO2 촉매)의 외형 분석을 위한 SEM 사진이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제조된 동공 전극의 크기가 약 1 μm 크기로 마이크로 단위의 크기로 균일하게 제조되었음을 알 수 있다.5 is a SEM photograph for the external appearance analysis of the prepared spherical electrode (40wt% Sn / 60wt% TiO 2 catalyst fired at 300 ° C). As shown in FIG. 5, it can be seen that the size of the prepared pupil electrode is uniformly manufactured to a size of micro units with a size of about 1 μm.

도 6은 제조된 TiO2 동공 모재(100 wt% TiO2)의 TEM 사진이다.6 is a TEM photograph of the prepared TiO 2 pupil matrix (100 wt% TiO 2 ).

도 7은 제조된 구형 전극(300℃에서 소성된 40wt%Sn/ 60wt%TiO2)의 촉매 분포를 보여주는 TEM 사진이다. 도 6과 도 7의 비교로부터 동공 모재 위에 전극 촉매가 대략 140-200 nm 크기로 균일하게 분포되어 있다는 것을 확인 할 수 있다. FIG. 7 is a TEM photograph showing a catalyst distribution of a manufactured spherical electrode (40 wt% Sn / 60 wt% TiO 2 calcined at 300 ° C.). It can be seen from the comparison between FIG. 6 and FIG. 7 that the electrode catalyst is uniformly distributed in the size of about 140-200 nm on the pupil matrix.

도 8은 주석 함량 변화에 따른 구형 전극의 성분 분포를 보여주는 XRD 데이터이다. 도 8에 도시된 바와 같이 동공 전극 물질로 SnO2 와 TiO2가 형성되어 있음 을 확인 할 수 있다. 8 is XRD data showing the distribution of components of a spherical electrode with a change in tin content. As shown in FIG. 8, it can be seen that SnO 2 and TiO 2 are formed as the pupil electrode material.

(5) 동공형 전극의 전기화학적 분석(5) Electrochemical analysis of pupil type electrodes

동공 전극의 성능 평가를 위해서 제조된 동공형 전극에 나피온(Dupont, 5% 수용액), 증류수 그리고 이소프로필알코올을 첨가한 후 20분 동안 초음파로 분산하여 촉매 슬러리를 제조했다. 그리고 나서 카본페이퍼에 촉매를 대략 2,400μg/cm2 (2.4 mg/cm2) 정도 되도록 고정화하였다. 전극에는 전하의 이동이 쉽도록 0.01N 황산을 첨가하였으며, 전위차계(WoATech, WPG100)을 이용하여 전위를 100mV/S로 증가시키면서 제조된 구형전극의 성능을 관찰하였다. A catalyst slurry was prepared by adding Nafion (Dupont, 5% aqueous solution), distilled water, and isopropyl alcohol to the prepared pore electrode for performance evaluation of the pore electrode, and dispersing by ultrasonication for 20 minutes. The catalyst was then immobilized on carbon paper to approximately 2,400 μg / cm 2 (2.4 mg / cm 2 ). 0.01 N sulfuric acid was added to the electrode to facilitate the transfer of charge, and the performance of the spherical electrode manufactured while increasing the potential to 100 mV / S using a potentiometer (WoATech, WPG100) was observed.

도 9는 주석 담지량을 변화시켜 동공 전극의 성능을 전기화학적 평가를 한 결과이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 40 wt% Sn/ 60 wt% TiO2 촉매TiO2가 다른 전극촉매보다 전류밀도가 가장 높아 가장 우수한 능력을 가지고 있다. 이하에서는 가장 우수한 촉매를 Sn(40)/TiO2로 표시하였다.9 shows the results of electrochemical evaluation of the performance of the pupil electrode by varying the amount of tin supported. As shown in FIG. 9, 40 wt% Sn / 60 wt% TiO 2 catalyst TiO 2 has the highest current density and higher capability than other electrode catalysts. In the following, the best catalyst is represented by Sn (40) / TiO 2 .

도 10은 소성온도에 동공 전극의 성능을 비교한 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 소성온도가 증가됨에 따라 성능이 증가되고 있음을 알 수 있다. 촉매의 성능은 300oC에서 가장 우수하였으며, 이하 실시예의 동공 전극 제조시 소결 조건은 모두 300oC로 고정하였다.10 compares the performance of a pupil electrode at a firing temperature. As shown in Figure 6, it can be seen that the performance is increased as the firing temperature is increased. The performance of the catalyst was the best at 300 o C, the sintering conditions were all fixed to 300 o C in the preparation of the pupil electrode of the following examples.

2. 물 전기분해 성능2. Water electrolysis performance

(1) 물전기 분해용 전극제조(1) Electrode production for water electrolysis

출발물질로 동공 전극 Sn(40)/TiO2, 이리듐 클로라이드, 주석염화물, 티타늄 이소프로폭사이드를 무게 비율 0.3:0.2:0.2:0.3로 한다. 동공 전극의 양은 촉매를 대략 240μg/cm2 (0.24 mg/cm2) 기준으로 한다. 먼저 알코올에 티타늄 이소프로폭사이드를 몰 비율로 50∼100배 희석한 후 알코올에 동공 전극, 이리듐 클로라이드, 주석염화물을 첨가한다. 여기에 초순수와 염산을 가하여 가수분해 반응과 중축합 반응을 시켜 촉매 슬러리를 제조한다. As starting materials, the pupil electrode Sn (40) / TiO 2 , iridium chloride, tin chloride, and titanium isopropoxide are used as the weight ratio 0.3: 0.2: 0.2: 0.3. The amount of pupil electrode is based on approximately 240 μg / cm 2 (0.24 mg / cm 2 ) of catalyst. First, dilute titanium isopropoxide in an alcohol to 50 to 100 times in molar ratio, and then add pupil electrode, iridium chloride, and tin chloride to alcohol. Ultrapure water and hydrochloric acid are added thereto to perform a hydrolysis reaction and a polycondensation reaction to prepare a catalyst slurry.

가로 3cm, 세로 3 cm 티타늄 모재에 촉매 슬러리를 분산한 후 열풍기를 이용하여 100℃ 온도에서 건조한 후, 450-600℃에서 10분간 소성한다. 이와 같이 10회 반복을 하여 촉매 2,400μg/cm2 (2.4 mg/cm2)가 담지된 전극을 얻는다. 마지막에는 2시간 동안 450-600℃에서 소성하여 물 전기분해에 사용할 전극을 얻었다.The catalyst slurry was dispersed in a 3 cm wide and 3 cm long titanium matrix, dried at 100 ° C. using a hot air blower, and calcined at 450-600 ° C. for 10 minutes. In this manner, 10 repetitions were carried out to obtain an electrode on which a catalyst 2,400 μg / cm 2 (2.4 mg / cm 2 ) was supported. Finally, it was calcined at 450-600 ° C. for 2 hours to obtain an electrode for use in water electrolysis.

(2) 물 전기분해 실험(2) water electrolysis experiment

제조된 전극을 정극으로 백금 전극을 부극, 양극과 음극사이에의 막은 Nafion 117을 사용하여 50℃ 온도, 정극과 부극사이의 간격이 제로갭(Zero Gap) 조 건하에서 물을 전기분해 하였다.        The electrode was used as a cathode and the platinum electrode was used as a membrane between the anode, the anode and the cathode. Nafion 117 was used to electrolyze the water at 50 ° C. under a zero gap condition with a gap between the cathode and the cathode.

도 11은 실시 예 과 비교 예에 따른 전극에 가해준 전류(절류밀도)에 따른 전압의 변화를 보여주고 있는 그래프이다. 여기서 실시 예 1의 결과는 Sn(40)/TiO2 로 표시하였다. 실시예의 결과로 전류밀도와 전압 곡선의 기울기가 낮으면 낮을수록 바람직하다.11 is a graph showing a change in voltage according to the current (driving density) applied to the electrode according to the embodiment and the comparative example. The result of Example 1 was expressed as Sn (40) / TiO 2 . As a result of the examples, the lower the slope of the current density and the voltage curve, the better.

[실시 예 2] [Example 2]

실시 예 2는 속이 빈 구형인 TiO2에 Pt 전극 촉매가 담지된 구형 전극에 관한 실시 예이다. Example 2 is an example of a spherical electrode in which a Pt electrode catalyst is supported on a hollow sphere TiO 2 .

1. 마이크로 단위의 구현 전극제조1. Manufacturing of micro electrodes

(1)구형 고분자의 제조(1) Preparation of spherical polymer

상기 실시 예 1과 동일하게 제조하였다.      It prepared in the same manner as in Example 1.

(2) 동공의 TiO2 제조(2) TiO 2 production of pupils

상기 실시 예 1과 동일하게 제조하였다.       It prepared in the same manner as in Example 1.

(3) 구형인 TiO2에 촉매 Pt 고정(3) Fixation of Catalyst Pt on Spherical TiO 2

단 촉매 물질로 SnO2 대신 Pt이며, 이에 따른 전구체로 H2PtCl6 를 사용하였다. 나머지는 상기 실시 예 1과 동일하게 제조하였다. However, Pt instead of SnO 2 was used as the catalyst material, and H 2 PtCl 6 was used as a precursor. The rest was prepared in the same manner as in Example 1.

(4) 동공형 전극의 전기화학적 분석(4) Electrochemical Analysis of Pupil Type Electrode

상기 나머지는 상기 실시 예 1과 동일하게 분석한 결과 60 wt% Pt/ 40wt% TiO2 촉매가 가장 우수한 능력을 가지고 있다. 이하에서 가장 우수한 촉매를 Pt(60)/TiO2로 표시하였다.The rest is analyzed in the same manner as in Example 1, 60 wt% Pt / 40wt% TiO 2 catalyst has the best ability. The best catalyst below is represented by Pt (60) / TiO 2 .

도 12는 제조된 구형 전극(300℃에서 소성된 60 wt% Pt/ 40wt% TiO2)의 촉매 분포를 보여주는 TEM 사진이다. 도 6과 도 12의 비교로부터 동공 모재 위에 전극 촉매가 대략 140-200 nm 크기로 균일하게 분포되어 있다는 것을 확인 할 수 있다. FIG. 12 is a TEM photograph showing a catalyst distribution of a manufactured spherical electrode (60 wt% Pt / 40 wt% TiO 2 calcined at 300 ° C.). It can be seen from the comparison between FIG. 6 and FIG. 12 that the electrode catalyst is uniformly distributed in the size of approximately 140-200 nm on the pupil matrix.

도 13은 백금 함량 변화에 따른 구형 전극의 성분 분포를 보여주는 XRD 데이터이다. 도 13에 도시된 바와 같이 동공 전극 물질로 Pt 와 TiO2가 형성되어 있음을 확인 할 수 있다. FIG. 13 is XRD data showing a component distribution of a spherical electrode with a change in platinum content. FIG. As shown in FIG. 13, it can be seen that Pt and TiO 2 are formed as the pupil electrode material.

2. 물 전기분해 성능2. Water electrolysis performance

(1) 물 전기분해용 전극제조(1) Electrode production for water electrolysis

출발물질로 동공 전극 Pt(60)/TiO2, 이리듐 클로라이드, 주석염화물, 티타늄 이소프로폭사이드를 무게 비율 0.3:0.2:0.2:0.3로 하고, 동공 전극의 양은 촉매를 대략 240μg/cm2 (0.24 mg/cm2) 기준으로 하여 상기 실시 예 1과 동일한 조건에서 전극을 제조하였다.As starting materials, the pupil electrode Pt (60) / TiO 2 , iridium chloride, tin chloride, and titanium isopropoxide were used as the weight ratio 0.3: 0.2: 0.2: 0.3, and the amount of the pupil electrode was approximately 240 μg / cm 2 (0.24). mg / cm 2 ) was prepared under the same conditions as in Example 1 above.

(2) 물 전기분해 실험(2) water electrolysis experiment

상기 실시 예 1과 동일한 조건에서 물을 전기분해 하였다.        Water was electrolyzed under the same conditions as in Example 1.

도 11에 실시 예 2의 결과를 Pt(60)/TiO2 로 표시하였다. Of Example 2 in Figure 11 it was calculated by expressing the result as a Pt (60) / TiO 2.

[실시 예 3] Example 3

실시 예 3은 속이 빈 구형인 TiO2에 IrO2 전극 촉매가 담지된 구형 전극에 관한 실시예이다. Example 3 relates to a spherical electrode in which an IrO 2 electrode catalyst is supported on a hollow sphere TiO 2 .

1. 마이크로 단위의 구현 전극제조1. Manufacturing of micro electrodes

(1)구형 고분자의 제조(1) Preparation of spherical polymer

상기 실시 예 1과 동일하게 제조하였다.       It prepared in the same manner as in Example 1.

(2) 동공의 TiO2 제조(2) TiO 2 production of pupils

상기 실시 예 1과 동일하게 제조하였다.        It prepared in the same manner as in Example 1.

(3) 구형인 TiO2에 촉매 IrO2 고정(3) Fixation of catalyst IrO 2 to spherical TiO 2

단 촉매 물질로 SnO2 대신 IrO2이며, 이에 따른 전구체로 H2IrCl6 를 사용하였다. 나머지는 상기 실시 예 1과 동일하게 제조하였다. A single catalyst material is IrO 2 SnO 2, instead, whereby the H 2 IrCl 6 was used as a precursor in accordance with. The rest was prepared in the same manner as in Example 1.

(4) 동공형 전극의 전기화학적 분석(4) Electrochemical Analysis of Pupil Type Electrode

상기 실시 예 1과 동일하게 분석한 결과 40 wt% IrO2/ 60wt% TiO2 촉매가 가장 우수한 능력을 가지고 있다. 이하에서 가장 우수한 촉매를 IrO2(40)/TiO2로 표시하였다.Example 1 in the same manner as the analysis result 40 wt% IrO 2 / 60wt% TiO 2 catalyst has the highest capacity. The best catalyst below is represented by IrO 2 (40) / TiO 2 .

2. 물 전기분해 성능2. Water electrolysis performance

(1) 물 전기분해용 전극제조(1) Electrode production for water electrolysis

출발물질로 동공 전극 IrO2(40)/TiO2, 이리듐 클로라이드, 주석염화물, 티타늄 이소프로폭사이드를 무게 비율 0.3:0.2:0.2:0.3로 하고, 동공 전극의 양은 촉매를 대략 240μg/cm2 (0.24 mg/cm2) 기준으로 하여 상기 실시 예 1과 동일한 조건에서 전극을 제조하였다.As starting materials, the pupil electrode IrO 2 (40) / TiO 2 , iridium chloride, tin chloride, and titanium isopropoxide were weight ratio 0.3: 0.2: 0.2: 0.3, and the amount of pupil electrode was approximately 240 μg / cm 2 ( 0.24 mg / cm 2 ) was prepared under the same conditions as in Example 1 above.

(2) 물 전기분해 실험(2) water electrolysis experiment

상기 실시 예 1과 동일한 조건에서 물을 전기분해 하였다.        Water was electrolyzed under the same conditions as in Example 1.

도 11에 실시 예 3의 결과를 IrO2(40)/TiO2로 표시하였다. The result of Example 3 is shown in FIG. 11 as IrO 2 (40) / TiO 2 .

[실시 예 4] Example 4

실시 예 4는 속이 빈 구형인 TiO2에 RuO2 전극 촉매가 담지된 구형 전극에 관한 실시예이다. Example 4 is an example of a spherical electrode in which a RuO 2 electrode catalyst is supported on a hollow sphere TiO 2 .

1. 마이크로 단위의 구현 전극제조1. Manufacturing of micro electrodes

(1)구형 고분자의 제조(1) Preparation of spherical polymer

상기 실시 예 1과 동일하게 제조하였다.       It prepared in the same manner as in Example 1.

(2) 동공의 TiO2 제조(2) TiO 2 production of pupils

상기 실시 예 1과 동일하게 제조하였다.        It prepared in the same manner as in Example 1.

(3) 구형인 TiO2에 촉매 RuO2 고정(3) Fixation of catalyst RuO 2 to spherical TiO 2

단 촉매 물질로 SnO2 대신 RuO2이며, 이에 따른 전구체로 RuCl4 를 사용하였다. 나머지는 상기 실시 예 1과 동일하게 제조하였다. However, instead of SnO 2 as catalyst material, RuO 2 , and accordingly RuCl 4 was used as a precursor. The rest was prepared in the same manner as in Example 1.

(4) 동공형 전극의 전기화학적 분석(4) Electrochemical Analysis of Pupil Type Electrode

상기 실시 예 1과 동일하게 분석한 결과 20 wt% RuO2/ 80wt% TiO2 촉매가 가장 우수한 능력을 가지고 있다. 이하에서 가장 우수한 촉매를 RuO2(20)/TiO2로 표시하였다.Example 1 in the same manner as the analysis result 20 wt% RuO 2 / 80wt% TiO 2 catalyst has the highest capacity. The best catalyst below is represented by RuO 2 (20) / TiO 2 .

2. 물 전기분해 성능2. Water electrolysis performance

(1) 물전기 분해용 전극제조(1) Electrode production for water electrolysis

출발물질로 동공 전극 RuO2(20)/TiO2, 이리듐 클로라이드, 주석염화물, 티타늄 이소프로폭사이드를 무게 비율 0.3:0.2:0.2:0.3로 하고, 동공 전극의 양은 촉매를 대략 240μg/cm2 (0.24 mg/cm2) 기준으로 하여 상기 실시 예 1과 동일한 조건에서 전극을 제조하였다.As starting materials, the pupil electrode RuO 2 (20) / TiO 2 , iridium chloride, tin chloride, and titanium isopropoxide were used at a weight ratio of 0.3: 0.2: 0.2: 0.3, and the amount of pupil electrode was approximately 240 μg / cm 2 ( 0.24 mg / cm 2 ) was prepared under the same conditions as in Example 1 above.

(2) 물 전기분해 실험(2) water electrolysis experiment

상기 실시 예 1과 동일한 조건에서 물을 전기분해 하였다.       Water was electrolyzed under the same conditions as in Example 1.

도 11에 실시 예 4의 결과를 RuO2(40)/TiO2로 표시하였다. The result of Example 4 is shown in FIG. 11 as RuO 2 (40) / TiO 2 .

[실시 예 5] Example 5

실시 예 5는 속이 빈 구형인 TiO2에 IrO2-RuO2 전극 촉매가 담지된 구형 전극에 관한 실시예이다. Example 5 is an example of a spherical electrode in which an IrO 2 -RuO 2 electrode catalyst is supported on a hollow sphere TiO 2 .

1. 마이크로 단위의 구현 전극제조1. Manufacturing of micro electrodes

(1)구형 고분자의 제조(1) Preparation of spherical polymer

상기 실시 예 1과 동일하게 제조하였다.       It prepared in the same manner as in Example 1.

(2) 동공의 TiO2 제조(2) TiO 2 production of pupils

상기 실시 예 1과 동일하게 제조하였다.        It prepared in the same manner as in Example 1.

(3) 구형인 TiO2에 촉매 IrO2-RuO2 고정(3) Fixation of catalyst IrO 2 -RuO 2 to spherical TiO 2

단 촉매 물질로 SnO2 대신 IrO2-RuO2 이며, 이에 따른 전구체로 H2IrCl6, RuCl4 를 동일 무게비로 사용하였다. 나머지는 상기 실시 예 1과 동일하게 제조하였다. SnO 2 instead of a single catalyst material is IrO 2 -RuO 2, In the H 2 IrCl 6, RuCl 4 as a precursor was used in the same weight ratio in accordance with. The rest was prepared in the same manner as in Example 1.

(4) 동공형 전극의 전기화학적 분석(4) Electrochemical Analysis of Pupil Type Electrode

상기 실시 예 1과 동일하게 분석한 결과 30 wt% IrO2- 30 wt% RuO2/ 40wt% TiO2 촉매가 가장 우수한 능력을 가지고 있다. 이하에서 가장 우수한 촉매를 IrO2-RuO2(60)/TiO2로 표시하였다.Example 1 In the same analysis results of 30 wt% and IrO 2 - 30 wt% RuO 2 / 40wt% TiO 2 catalyst has the highest capacity. The best catalyst below is denoted by IrO 2 -RuO 2 (60) / TiO 2 .

2. 물 전기분해 성능2. Water electrolysis performance

(1) 물전기 분해용 전극제조(1) Electrode production for water electrolysis

출발물질로 동공 전극 IrO2-RuO2(60)/TiO2, 이리듐 클로라이드, 주석염화물, 티타늄 이소프로폭사이드를 무게 비율 0.3:0.2:0.2:0.3로 하고, 동공 전극의 양은 촉매를 대략 240μg/cm2 (0.24 mg/cm2) 기준으로 하여 상기 실시 예 1과 동일한 조건에서 전극을 제조하였다.As starting materials, the pupillary IrO 2 -RuO 2 (60) / TiO 2 , iridium chloride, tin chloride, and titanium isopropoxide were used at a weight ratio of 0.3: 0.2: 0.2: 0.3, and the amount of the pupillary was approximately 240 μg / An electrode was prepared under the same conditions as in Example 1 based on cm 2 (0.24 mg / cm 2 ).

(2) 물 전기분해 실험(2) water electrolysis experiment

상기 실시 예 1과 동일한 조건에서 물을 전기분해 하였다.       Water was electrolyzed under the same conditions as in Example 1.

도 11에 실시 예 5의 결과를 IrO2-RuO2(60)/TiO2로 표시하였다. The results of Examples 5 to 11 were expressed as IrO 2 -RuO 2 (60) / TiO 2.

[비교 예] [Comparative Example]

비교 예는 기존의 제조 방법에의해 제조된 전극에 관한 것이다.        The comparative example relates to an electrode produced by a conventional manufacturing method.

(1) 물전기 분해용 전극제조(1) Electrode production for water electrolysis

출발물질로 이리듐 클로라이드, 주석염화물, 티타늄 이소프로폭사이드를 무게 비율 0.3:0.4:0.3로 한다. 알코올에 티타늄 이소프로폭사이드를 몰 비율로 50∼100배 희석한 후 알코올에 이리듐 클로라이드, 주석염화물을 첨가한다. 여기에 초순수와 염산을 가하여 가수분해 반응과 중축합 반응을 시켜 촉매 슬러리를 제조한다. 가로 5cm, 세로 5cm 티타늄 모재에 촉매 슬러리를 분산한 후 열풍기를 이용하여 100℃ 온도에서 건조한 후, 450-600℃에서 10분간 소성한다. 이와 같이 10회 반복을 하여 촉매 로딩량이 240μg/cm2 담지된 전극을 얻는다. 마지막에는 2시간 동안 450-600℃에서 소성한다.Iridium chloride, tin chloride and titanium isopropoxide are used as starting materials in a weight ratio of 0.3: 0.4: 0.3. After diluting the titanium isopropoxide in molar ratio 50-100 times in alcohol, iridium chloride and tin chloride are added to alcohol. Ultrapure water and hydrochloric acid are added thereto to perform a hydrolysis reaction and a polycondensation reaction to prepare a catalyst slurry. The catalyst slurry was dispersed in a 5 cm wide and 5 cm long titanium matrix, dried at 100 ° C. using a hot air blower, and calcined at 450-600 ° C. for 10 minutes. 10 repetitions were performed in this manner to obtain an electrode having a catalyst loading of 240 μg / cm 2 . Finally, it is calcined at 450-600 ° C. for 2 hours.

(2) 물 전기분해 실험(2) water electrolysis experiment

제조된 전극을 정극으로 백금 전극을 부극, 양극과 음극사이에의 막은 Nafion 117을 사용하여 50℃ 온도, 정극과 부극사이의 간격이 제로갭(Zero Gap) 조건하에서 물을 전기분해 하였다.       The electrode was used as a positive electrode and the platinum electrode was used as a membrane between the negative electrode, the positive electrode and the negative electrode. Nafion 117 was used to electrolyze water under a 50 ° C. temperature, and the gap between the positive electrode and the negative electrode was zero gap.

도 11에 비교 예의 결과를 비교 예로 표시하였다.         The results of the comparative example are shown in FIG. 11 as a comparative example.

이상의 결과로부터, 본 발명에 따라서 동공 전극을 적용한 전극의 경우가 기존 방법에 의해 제조된 통상의 전극보다 우수한 것을 알 수 있다.From the above results, it can be seen that the electrode to which the pupil electrode is applied according to the present invention is superior to the conventional electrode manufactured by the existing method.

도 1은 기존의 전극제조 방법에 의해 얻게 되는 전극의 표면 구조이다.       1 is a surface structure of an electrode obtained by a conventional electrode manufacturing method.

도 2은 본 발명의 마이크로 사이즈 동공 전극의 개념도이다.       2 is a conceptual diagram of a micro size pupil electrode of the present invention.

도 3은 본 발명의 마이크로 사이즈의 동공 전극을 제조하는 과정(300)을 나타낸 블록도이다.      3 is a block diagram illustrating a process 300 of manufacturing a microsized pupil electrode of the present invention.

도 4는 마이크로 사이즈의 동공 전극을 이용하여 전기분해에 적용 가능한 전극(400)을 제조하는 과정을 나타낸 블록도이다.      4 is a block diagram illustrating a process of manufacturing an electrode 400 applicable to electrolysis using a microsized pupil electrode.

도 5는 제조된 구형 전극(300℃에서 소성된 40wt%Sn/ 60wt%TiO2 촉매)의 외형 분석을 위한 SEM 사진이다.5 is a SEM photograph for the external appearance analysis of the prepared spherical electrode (40wt% Sn / 60wt% TiO 2 catalyst fired at 300 ° C).

도 6은 제조된 TiO2 동공 모재(100 wt% TiO2)의 TEM 사진이다.6 is a TEM photograph of the prepared TiO 2 pupil matrix (100 wt% TiO 2 ).

도 7은 제조된 구형 전극(300℃에서 소성된 40wt%Sn/ 60wt%TiO2)의 촉매 분포를 보여주는 TEM 사진이다.FIG. 7 is a TEM photograph showing a catalyst distribution of a manufactured spherical electrode (40 wt% Sn / 60 wt% TiO 2 calcined at 300 ° C.).

도 8은 주석 함량 변화에 따른 구형 전극의 성분 분포를 보여주는 XRD 데이터이다.      8 is XRD data showing the distribution of components of a spherical electrode with a change in tin content.

도 9는 주석 담지량을 변화시켜 동공 전극의 성능을 전기화학적 평가를 한 결과이다.       9 shows the results of electrochemical evaluation of the performance of the pupil electrode by varying the amount of tin supported.

도 10은 소성온도에 동공 전극의 성능을 비교한 것이다.        10 compares the performance of a pupil electrode at a firing temperature.

도 11은 실시 예 과 비교 예에 따른 전극에 가해준 전류(절류밀도)에 따른 전압의 변화를 보여주고 있는 그래프이다.       11 is a graph showing a change in voltage according to the current (driving density) applied to the electrode according to the embodiment and the comparative example.

도 12는 제조된 구형 전극(300℃에서 소성된 60 wt% Pt/ 40wt% TiO2)의 촉매 분포를 보여주는 TEM 사진이다. FIG. 12 is a TEM photograph showing a catalyst distribution of a manufactured spherical electrode (60 wt% Pt / 40 wt% TiO 2 calcined at 300 ° C.).

도 13은 백금 함량 변화에 따른 구형 전극의 성분 분포를 보여주는 XRD 데이터이다.      FIG. 13 is XRD data showing a component distribution of a spherical electrode with a change in platinum content. FIG.

Claims (10)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 하기 단계를 포함하는 동공전극의 제조방법:Method for producing a pupil electrode comprising the following steps: (a) 단량체의 혼합물, 계면활성제, 용매를 포함하는 용액에서 중합시킴으로써 1∼100μm 크기의 구형 고분자 입자 용액을 수득하는 단계,(a) obtaining a solution of spherical polymer particles having a size of 1 to 100 μm by polymerizing in a solution containing a mixture of monomers, a surfactant, and a solvent, (b) 상기 (a)단계에서 제조한 구형 고분자 용액에 TiO2 전구체를 포함하는 용액을 적하시키고 숙성함으로써 구형 TiO2를 수득하는 단계,(b) dropping and aging a solution containing a TiO 2 precursor to the spherical polymer solution prepared in step (a) to obtain a spherical TiO 2 , (c) 상기 (b)단계에서 제조한 구형 TiO2를 포함하는 용액에 SnCl2, H2PtCl6, H2IrCl6, RuCl4, H2IrCl6와 RuCl4의 동일 무게비의 혼합물 중에서 선택된 촉매 전구체를 첨가하여 분산시킴으로써 구형 전극을 수득하는 단계,(c) a catalyst selected from a mixture having the same weight ratio of SnCl 2 , H 2 PtCl 6 , H 2 IrCl 6 , RuCl 4 , H 2 IrCl 6, and RuCl 4 in the solution containing the spherical TiO 2 prepared in step (b) Adding and dispersing a precursor to obtain a spherical electrode, (d) 상기 (c)단계에서 제조한 구형 전극을 열분해함으로써 구형 동공전극을 수득하는 단계.(d) obtaining a spherical pupil electrode by thermal decomposition of the spherical electrode prepared in step (c). 하기 단계를 포함하는 동공전극의 제조방법으로서:As a method of manufacturing a pupil electrode comprising the following steps: (a‘) 포타슘 퍼설페이트 수용액에 스티렌과 2ml의 메타크릴산을 투입하고 50∼100℃, 10~300 rpm의 교반속도로 1∼12시간 동안 중합시킴으로써 구형 고분자 입자 용액을 수득하는 단계,(a ′) adding styrene and 2 ml of methacrylic acid to an aqueous solution of potassium persulfate and polymerizing the mixture at 50 to 100 ° C. for 10 to 300 rpm for 1 to 12 hours to obtain a spherical polymer particle solution. (b‘) 상기 (a‘)단계에서 제조된 구형 고분자 용액에 증류수, 염산, 세틸트리메틸 암모늄 클로라이드(cetyltrimethylammonium chloride)???를 첨가하고 분산시킨 후에 Ti(SO4)2 용액을 상기 용액에 적하시키고 숙성함으로써 구형 TiO2를 수득하는 단계,(b ') Distilled water, hydrochloric acid and cetyltrimethylammonium chloride ??? are added to the spherical polymer solution prepared in step (a') and dispersed, and then a Ti (SO 4 ) 2 solution is added dropwise to the solution. To obtain spherical TiO 2 by aging and aging, (c‘) 상기 (b‘)단계에서 제조된 구형 TiO2에 증류수, 염산 및 SnCl2, H2PtCl6, H2IrCl6, RuCl4, H2IrCl6와 RuCl4의 동일 무게비의 혼합물 중에서 선택된 촉매 전구체를 첨가하고 나서 분산시킴으로써 구형 전극을 수득하는 단계,(c ') distilled water, hydrochloric acid and the same weight ratio of SnCl 2 , H 2 PtCl 6 , H 2 IrCl 6 , RuCl 4 , H 2 IrCl 6 and RuCl 4 in the spherical TiO 2 prepared in step (b') Adding a selected catalyst precursor and then dispersing to obtain a spherical electrode, (d‘) 상기 (c‘)단계에서 제조된 구형 전극을 400-600 ℃에서 열분해함으로써 구형 동공전극을 수득하는 단계;(d ′) obtaining a spherical pupil electrode by pyrolyzing the spherical electrode prepared in step (c ′) at 400-600 ° C .; 상기 동공전극은 직경이 1~50 μm이고, 상기 구형 TiO2의 동공모재 위에 상기 촉매가 140~200 nm 두께로 균일하게 분포하며, 동공전극의 단위 면적당 상기 촉매의 로딩 양이 2,400 μg/cm2 이상인 것을 특징으로 하는 동공전극의 제조방법.The pupil electrode has a diameter of 1 to 50 μm, the catalyst is uniformly distributed in a thickness of 140 to 200 nm on the spherical TiO 2 pupil substrate, and the loading amount of the catalyst per unit area of the pupil electrode is 2,400 μg / cm 2. Method of manufacturing a pupil electrode, characterized in that above. 하기 단계를 포함하는 수전해용 전극의 제조방법:Method of producing a electrode for water electrolysis comprising the following steps: (a) 단량체의 혼합물, 계면활성제, 용매를 포함하는 용액에서 중합시킴으로써 1∼100μm 크기의 구형 고분자 입자 용액을 수득하는 단계,(a) obtaining a solution of spherical polymer particles having a size of 1 to 100 μm by polymerizing in a solution containing a mixture of monomers, a surfactant, and a solvent, (b) 상기 (a)단계에서 제조한 구형 고분자 용액에 TiO2 전구체를 포함하는 용액을 적하시키고 숙성함으로써 구형 TiO2를 수득하는 단계,(b) dropping and aging a solution containing a TiO 2 precursor to the spherical polymer solution prepared in step (a) to obtain a spherical TiO 2 , (c) 상기 (b)단계에서 제조한 구형 TiO2를 포함하는 용액에 H2IrCl6와 RuCl4의 동일 무게비의 혼합물, SnCl2, H2PtCl6, H2IrCl6, RuCl4 중에서 선택된 촉매 전구체를 첨가하여 분산시킴으로써 구형 전극을 수득하는 단계,(c) a catalyst selected from the same weight ratio of H 2 IrCl 6 and RuCl 4 in the solution containing the spherical TiO 2 prepared in step (b), SnCl 2 , H 2 PtCl 6 , H 2 IrCl 6 , RuCl 4 Adding and dispersing a precursor to obtain a spherical electrode, (d) 상기 (c)단계에서 제조한 구형 전극을 열분해함으로써 구형 동공전극을 수득하는 단계,(d) obtaining a spherical pupil electrode by pyrolyzing the spherical electrode prepared in step (c), (e) 상기 (d)단계에서 제조한 동공전극에 나피온 수용액, 증류수 및 이소프로필알코올을 첨가한 후 분산하여 촉매 슬러리를 제조하는 단계,(e) adding a Nafion aqueous solution, distilled water and isopropyl alcohol to the pupil electrode prepared in step (d) and then dispersing to prepare a catalyst slurry, (f) 상기 촉매 슬러리를 급전체에 코팅하여 상기 급전체에 촉매를 고정화하는 단계.(f) coating the catalyst slurry on a feeder to immobilize the catalyst on the feeder. 하기 단계를 포함하는 수전해용 전극의 제조방법으로서:As a method of manufacturing an electrode for water electrolysis comprising the following steps: (a‘) 포타슘 퍼설페이트 수용액에 스티렌과 2ml의 메타크릴산을 투입하고 50∼100℃, 10~300 rpm의 교반속도로 1∼12시간 동안 중합시킴으로써 구형 고분자 입자 용액을 수득하는 단계,(a ′) adding styrene and 2 ml of methacrylic acid to an aqueous solution of potassium persulfate and polymerizing the mixture at 50 to 100 ° C. for 10 to 300 rpm for 1 to 12 hours to obtain a spherical polymer particle solution. (b‘) 상기 (a‘)단계에서 제조된 구형 고분자 용액에 증류수, 염산, 세틸트리메틸 암모늄 클로라이드(cetyltrimethylammonium chloride)???를 첨가하고 분산시킨 후에 Ti(SO4)2 용액을 상기 용액에 적하시키고 숙성함으로써 구형 TiO2를 수득하는 단계,(b ') Distilled water, hydrochloric acid and cetyltrimethylammonium chloride ??? are added to the spherical polymer solution prepared in step (a') and dispersed, and then a Ti (SO 4 ) 2 solution is added dropwise to the solution. To obtain spherical TiO 2 by aging and aging, (c‘) 상기 (b‘)단계에서 제조된 구형 TiO2에 증류수, 염산과 더불어 H2IrCl6와 RuCl4의 동일 무게비의 혼합물, SnCl2, H2PtCl6, H2IrCl6, RuCl4 중에서 선택된 촉매 전구체를 첨가하고 나서 분산시킴으로써 구형 전극을 수득하는 단계,(c ') A mixture of the same weight ratio of H 2 IrCl 6 and RuCl 4 with distilled water and hydrochloric acid in the spherical TiO 2 prepared in step (b'), SnCl 2 , H 2 PtCl 6 , H 2 IrCl 6 , RuCl 4 Obtaining a spherical electrode by adding and dispersing a catalyst precursor selected from among (d‘) 상기 (c‘)단계에서 제조된 구형 전극을 400-600 ℃에서 열분해함으로써 구형 동공전극을 수득하는 단계,(d ′) obtaining a spherical pupil electrode by thermally decomposing the spherical electrode prepared in step (c ′) at 400-600 ° C., (e‘) 상기 (d‘)단계에서 제조한 동공전극, 이리듐 클로라이드, 주석염화물, 티타늄 이소프로폭사이드를 포함하는 알코올 용액을 제조하고, 상기 알코올 용액에 초순수와 염산을 가하여 가수분해 반응과 중축합 반응을 시켜 촉매 슬러리를 제조하는 단계,(e ') preparing an alcohol solution including the pupil electrode, iridium chloride, tin chloride, and titanium isopropoxide prepared in step (d'), adding ultrapure water and hydrochloric acid to the alcohol solution to hydrolysis reaction and polycondensation Preparing a catalyst slurry by a combined reaction, (f‘) 상기 (e‘)단계에서 제조한 촉매 슬러리를 티타늄 모재 분산한 후 건조하고 소성하는 단계;(f ') dispersing the catalyst slurry prepared in step (e'), followed by drying and firing the titanium base material; 상기 동공전극은 직경이 1~50 μm이고, 상기 구형 TiO2의 동공모재 위에 상기 촉매가 140~200 nm 두께로 균일하게 분포하며, 동공전극의 단위 면적당 상기 촉매의 로딩 양이 2,400 μg/cm2 이상인 것을 특징으로 하는 수전해용 전극의 제조방법.The pupil electrode has a diameter of 1 to 50 μm, the catalyst is uniformly distributed in a thickness of 140 to 200 nm on the spherical TiO 2 pupil substrate, and the loading amount of the catalyst per unit area of the pupil electrode is 2,400 μg / cm 2. The manufacturing method of the electrode for water electrolysis characterized by the above. 제7항에 있어서, 상기 (e‘)단계는 티타늄 이소프로폭사이드를 알코올에 몰 비율로 50∼100배 희석한 후 동공전극, 이리듐 클로라이드, 주석염화물을 첨가함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 수전해용 전극의 제조방법.8. The method of claim 7, wherein the step (e ') is performed by diluting titanium isopropoxide in alcohol at a molar ratio of 50 to 100 times, and then adding a pupil electrode, iridium chloride, and tin chloride. Method for producing an electrode. 제7항에 있어서, 상기 (f‘)단계에서 상기 건조 및 상기 소성은 각각 50-150℃ 및 450-600℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 수전해용 전극의 제조방법.8. The method of claim 7, wherein the drying and firing in the step (f ') are performed at 50-150 ° C and 450-600 ° C, respectively. 제7항에 있어서, 상기 (e‘)단계는 알코올에 티타늄 이소프로폭사이드를 몰 비율로 50∼100배로 희석한 후 상기 희석액에 상기 (d’)단계에서 제조한 동공전극, 이리듐 클로라이드, 주석염화물을 첨가하고, 초순수와 염산을 가하여 가수분해 반응과 중축합 반응을 시키는 것을 특징으로 하는 수전해용 전극의 제조방법.The method according to claim 7, wherein the step (e ') is diluted to 50 to 100 times the molar ratio of titanium isopropoxide in alcohol, and then the pupillary electrode prepared in the step (d'), iridium chloride, tin A method for producing an electrolytic electrode, characterized in that a hydrolysis reaction and a polycondensation reaction are carried out by adding a chloride and adding ultrapure water and hydrochloric acid.
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