KR101084730B1 - Method of simultaneous producing electricity and organic compound, catalyst for fuel cell electrode, and fuel cell comprising the catalyst - Google Patents

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Abstract

연료전지를 이용하는 전기 및 유기화합물의 동시 제조방법, 연료전지 전극용 촉매, 및 상기 촉매를 포함하는 연료전지가 개시된다. 개시된 연료전지를 이용하는 전기 및 유기화합물의 동시 제조방법은 주촉매 및 연료의 부분산화용 조촉매를 포함하는 연료전지 전극용 촉매를 구비함으로써 전기 및 부가가치가 높은 유기화합물을 동시에 생산하는 방법이다. Disclosed are a method for simultaneously producing an electric and organic compound using a fuel cell, a catalyst for a fuel cell electrode, and a fuel cell including the catalyst. Simultaneous production of electric and organic compounds using the disclosed fuel cells is a method of simultaneously producing high-value and high-value organic compounds by including a catalyst for a fuel cell electrode comprising a main catalyst and a catalyst for partial oxidation of fuel.

Description

연료전지를 이용하는 전기 및 유기화합물의 동시 제조방법, 연료전지 전극용 촉매, 및 상기 촉매를 포함하는 연료전지{Method of simultaneous producing electricity and organic compound, catalyst for fuel cell electrode, and fuel cell comprising the catalyst}Method of simultaneous producing electricity and organic compound, catalyst for fuel cell electrode, and fuel cell comprising the catalyst}

연료전지를 이용하는 전기 및 유기화합물의 동시 제조방법, 연료전지 전극용 촉매, 및 상기 촉매를 포함하는 연료전지가 개시된다. 보다 상세하게는, 주촉매 및 연료의 부분산화용 조촉매를 포함하는 연료전지 전극용 촉매를 구비함으로써 전기 및 부가가치가 높은 유기화합물을 동시에 생산하는 방법 및 연료전지가 개시된다. Disclosed are a method for simultaneously producing an electric and organic compound using a fuel cell, a catalyst for a fuel cell electrode, and a fuel cell including the catalyst. More specifically, a method and a fuel cell for simultaneously producing an electric compound with a high value and a high value by providing a catalyst for a fuel cell electrode including a main catalyst and a catalyst for partial oxidation of a fuel are disclosed.

연료전지(fuel cell)는 연료의 산화에 의해 발생하는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 전지이다. 이러한 연료전지는 산화 ㅇ환원반응을 이용한 점 등 기본적으로는 보통의 화학전지와 같지만, 닫힌 계내(系內)에서 전지반응(電池反應)을 하는 화학전지와는 달리 반응물이 외부에서 연속적으로 공급되어, 반응 생성물이 연속적으로 계외(系外)로 제거되는 전지이다. 가장 전형적인 것으로는 수소-산소 연료전지가 있다. 이 후, 수소 외에 메탄과 천연가스 등의 화석연료(化石燃料)를 사용하는 기체연료와, 메탄올(메틸알코올) 및 히드라진과 같은 액체연료를 사용하는 것 등 여러 가지의 연료전지들이 개발되었다. 이러한 연료전지들 중에서, 작동 온도가 300 ℃ 이하의 것을 저온형, 그 이상의 것을 고온형이라고 한다. 또한, 이러한 연료전지들에 비해 발전효율의 향상을 꾀한 것이나, 귀금속 촉매를 사용하지 않는 고온형의 용융탄산염(溶融炭酸鹽) 연료전지가 개발되었는데 이를 제2세대의 연료전지라고 하고, 보다 높은 효율로 발전을 하는 고체전해질 연료전지도 개발되었는데 이를 제3세대의 연료전지라고 한다. A fuel cell is a cell that directly converts chemical energy generated by oxidation of fuel into electrical energy. The fuel cell is basically the same as a normal chemical cell in that it uses an oxidation-reduction reaction, but unlike a chemical cell that performs a cell reaction in a closed system, reactants are continuously supplied from the outside. And a battery in which the reaction product is continuously removed out of the system. Most typical are hydrogen-oxygen fuel cells. Since then, several fuel cells have been developed including gaseous fuels using fossil fuels such as methane and natural gas in addition to hydrogen, and liquid fuels such as methanol (methyl alcohol) and hydrazine. Among these fuel cells, those having an operating temperature of 300 ° C. or lower are referred to as a low temperature type and those above a high temperature type. In addition, compared to these fuel cells, the power generation efficiency was improved, but a high temperature molten carbonate fuel cell was developed without using a noble metal catalyst, which is called the second generation fuel cell and has higher efficiency. A solid electrolyte fuel cell, which generates electricity from power plants, was developed and is called the third generation fuel cell.

이러한 종래의 연료전지는 연료의 완전산화 결과물인 물과 이산화탄소를 주로 생산한다.This conventional fuel cell mainly produces water and carbon dioxide, which are the result of complete oxidation of the fuel.

본 발명의 일 구현예는 연료전지를 이용하는 전기 및 유기화합물의 동시 제조방법을 제공한다.One embodiment of the present invention provides a method for simultaneously producing an electric and organic compound using a fuel cell.

본 발명의 다른 구현예는 주촉매 및 연료의 부분산화용 조촉매를 포함하는 연료전지 전극용 촉매를 제공한다. Another embodiment of the present invention provides a catalyst for a fuel cell electrode including a main catalyst and a promoter for partial oxidation of a fuel.

본 발명의 또 다른 구현예는 상기 연료전지 전극용 촉매를 포함하는 연료전지를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a fuel cell including the catalyst for the fuel cell electrode.

본 발명의 일 측면은,One aspect of the invention,

애노드, 전해질막 및 캐소드를 구비하는 연료전지의 애노드에 1종 이상의 제1 연료를 주입하고 상기 캐소드에 산화제를 주입하여 상기 애노드에서 상기 제1 연료를 부분산화시켜 제1 유기화합물을 생성하는 단계를 포함하는 전기 및 유기화합물의 동시 제조방법을 제공한다.Injecting one or more first fuels into an anode of a fuel cell having an anode, an electrolyte membrane, and a cathode, and injecting an oxidant into the cathode to partially oxidize the first fuel to produce a first organic compound. It provides a method for the simultaneous production of electrical and organic compounds comprising.

본 발명의 다른 측면은,Another aspect of the invention,

애노드, 전해질막 및 캐소드를 구비하는 연료전지의 애노드에 1종 이상의 제1 연료를 주입하고 상기 캐소드에 산화제와 함께 1종 이상의 제2 연료를 주입하여 상기 캐소드에서 상기 제2 연료를 부분산화시켜 제2 유기화합물을 생성하는 단계를 포함하는 전기 및 유기화합물의 동시 제조방법을 제공한다.Injecting at least one first fuel into an anode of a fuel cell having an anode, an electrolyte membrane and a cathode, and injecting at least one second fuel together with an oxidant to the cathode to partially oxidize the second fuel at the cathode It provides a method for the simultaneous production of electricity and organic compounds comprising the step of producing two organic compounds.

상기 전기 및 유기화합물의 동시 제조방법은 상기 애노드에서 상기 제1 연료 를 부분산화시켜 제3 유기화합물을 생성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.The simultaneous manufacturing method of the electric and organic compounds may further include generating a third organic compound by partially oxidizing the first fuel at the anode.

상기 제1 연료의 부분산화는 상기 애노드에 주입된 1종 이상의 제1 연료가 상기 캐소드에서 생성되어 상기 전해질막을 통해 상기 애노드로 전달된 이온과 반응함에 의해 이루어질 수 있다. Partial oxidation of the first fuel may be achieved by reacting one or more first fuels injected into the anode with ions generated at the cathode and delivered to the anode through the electrolyte membrane.

상기 제1 연료와 반응하는 이온은 산소이온일 수 있다. The ions reacting with the first fuel may be oxygen ions.

상기 제1 연료의 부분산화는 상기 애노드에 주입된 1종 이상의 연료가 상기 애노드에서 서로 반응함에 의해 이루어질 수 있다. Partial oxidation of the first fuel may be achieved by one or more fuels injected into the anode reacting with each other at the anode.

상기 제2 연료의 부분산화는 상기 캐소드에 주입된 1종 이상의 제2 연료가 상기 애노드에서 생성되어 상기 전해질막을 통해 상기 캐소드로 전달된 이온 및 상기 캐소드에 주입된 산화제와 반응함에 의해 이루어질 수 있다. Partial oxidation of the second fuel may be achieved by reacting one or more second fuels injected into the cathode with ions generated at the anode and delivered to the cathode through the electrolyte membrane and with the oxidant injected into the cathode.

상기 제2 연료와 반응하는 이온은 수소이온일 수 있다. The ions reacting with the second fuel may be hydrogen ions.

상기 제2 연료의 부분산화는 상기 캐소드에 주입된 1종 이상의 연료가 상기 캐소드에서 서로 반응함에 의해 이루어질 수 있다. Partial oxidation of the second fuel may be achieved by one or more fuels injected into the cathode reacting with each other at the cathode.

상기 제2 연료의 부분산화는 상기 캐소드에 주입된 1종 이상의 연료 및 상기 캐소드에 주입된 산화제가 상기 캐소드에서 서로 반응함에 의해 이루어질 수 있다. Partial oxidation of the second fuel may be achieved by reacting one or more fuels injected into the cathode and an oxidant injected into the cathode with each other at the cathode.

본 발명의 또 다른 측면은,Another aspect of the invention,

주촉매 및 연료의 부분산화용 조촉매를 포함하는 연료전지 전극용 촉매를 제공한다.A catalyst for a fuel cell electrode including a main catalyst and a cocatalyst for partial oxidation of a fuel is provided.

상기 조촉매는 Fe, Cu, Mo, V, K, Ca 및 Mg로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 금속, 금속 혼합물 또는 금속 합금을 포함할 수 있다.The promoter may comprise at least one metal, metal mixture or metal alloy selected from the group consisting of Fe, Cu, Mo, V, K, Ca and Mg.

상기 연료전지 전극용 촉매는 상기 주촉매 100중량부에 대하여 상기 조촉매 0.5~50중량부를 포함할 수 있다.The fuel cell electrode catalyst may include 0.5 to 50 parts by weight of the promoter based on 100 parts by weight of the main catalyst.

본 발명의 또 다른 측면은,Another aspect of the invention,

애노드;Anode;

캐소드; 및Cathode; And

상기 애노드와 캐소드 사이에 배치된 전해질막을 포함하고,An electrolyte membrane disposed between the anode and the cathode,

상기 애노드 및 상기 캐소드 중 적어도 하나의 전극은 상기 연료전지 전극용 촉매를 포함하는 연료전지를 제공한다.At least one of the anode and the cathode provides a fuel cell comprising a catalyst for the fuel cell electrode.

본 발명의 일 구현예에 의하면, 연료의 부분산화용 조촉매를 포함하는 연료전지 전극용 촉매를 구비함으로써 전기 및 부가가치가 높은 유기화합물을 동시에 생산하는 방법 및 연료전지가 제공될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, by providing a catalyst for a fuel cell electrode including a cocatalyst for partial oxidation of a fuel, a method and a fuel cell for simultaneously producing an electric compound with a high value and high added value can be provided.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 연료전지, 상기 연료전지에 포함된 연료전지 전극용 촉매 및 상기 연료전지를 이용하는 전기 및 유기화합물의 동시 제조방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a fuel cell according to an embodiment of the present invention, a fuel cell electrode catalyst included in the fuel cell and a method of simultaneously producing an electric and organic compound using the fuel cell will be described in detail.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 연료전지를 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a view schematically showing a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 상기 연료전지(100)는 애노드(110), 캐소드(120) 및 전해질막(130)을 구비한다. Referring to FIG. 1, the fuel cell 100 includes an anode 110, a cathode 120, and an electrolyte membrane 130.

애노드(110)는 제1 주촉매 및 연료의 부분산화용 조촉매를 포함하는 애노드용 촉매(미도시)를 포함한다. The anode 110 includes an anode catalyst (not shown) that includes a first main catalyst and a promoter for partial oxidation of fuel.

애노드(110)에는, 예를 들어, 1종 이상의 연료가 주입되고, 캐소드(120)에는, 예를 들어, 산소 등의 산화제가 주입될 수 있다. 애노드(110)에 주입되는 연료는 수소, 할로겐 가스 및 탄화수소를 포함할 수 있다. For example, at least one fuel may be injected into the anode 110, and an oxidant such as oxygen may be injected into the cathode 120, for example. Fuel injected into the anode 110 may include hydrogen, halogen gas and hydrocarbons.

상기 제1 주촉매는 애노드(110)에 주입된 연료를 해리시켜 전자를 생성하고, 상기 생성된 전자를 전도하는 역할을 수행한다. 이러한 제1 주촉매는 금속, 금속 합금, 금속 산화물, 금속 전구체, 비금속 화합물, 세라믹 및 이들 중 2이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 금속 산화물은 LSCM, Ni/YSZ, Ni/GDC, Ni/SDC, Ni/La2Mo2O9, Cu-CeO2 및/또는 LST를 포함할 수 있다.The first main catalyst dissociates fuel injected into the anode 110 to generate electrons and conducts the generated electrons. This first main catalyst may comprise metals, metal alloys, metal oxides, metal precursors, nonmetallic compounds, ceramics and mixtures of two or more thereof. The metal oxide may include LSCM, Ni / YSZ, Ni / GDC, Ni / SDC, Ni / La 2 Mo 2 O 9 , Cu-CeO 2, and / or LST.

상기 금속 전구체는 주기율표상의 3족 내지 15족에서 선택된 적어도 1종의 금속을 포함할 수 있다. 상기 금속 전구체는, 예를 들어, 니켈 전구체를 포함할 수 있다. 상기 니켈 전구체는, 예를 들어, 니켈 옥사이드, 니켈 클로라이드, 니켈 브로마이드 및/또는 니켈 히드록사이드(nickel(Ⅱ) hydroxide)를 포함할 수 있다. The metal precursor may include at least one metal selected from Groups 3 to 15 of the periodic table. The metal precursor may include, for example, a nickel precursor. The nickel precursor may include, for example, nickel oxide, nickel chloride, nickel bromide and / or nickel hydroxide (nickel (II) hydroxide).

또한, 상기 제1 주촉매는, 예를 들어, 니켈 전구체; 및 CeO2, Pr, Nd, Sm, Gd, Dy 및 Ho로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the first main catalyst, for example, a nickel precursor; And CeO 2 , Pr, Nd, Sm, Gd, Dy, and Ho.

상기 조촉매는 애노드(110)에 주입된 연료를 부분산화시켜 유기화합물을 생성하는 역할을 수행한다. The promoter serves to generate an organic compound by partially oxidizing the fuel injected into the anode 110.

본 명세서에서, "연료의 부분산화'란 연료의 산화과정이 진행되기는 하지만, 상기 연료가 완전산화되어 물과 이산화탄소로 되지 않는 정도에서 산화과정이 멈추는 것을 의미한다. 예를 들어, 메탄이 완전산화되면 이산화탄소와 물이 생성되지만, 메탄이 부분산화되면 포름알데히드 등이 생성될 수 있다. 상기에서 생성된 포름알데히드 등의 유기화합물은 연료전지(100)에서 생성된 전기 보다 통상 부가가치가 높아 높은 경제적 이득을 얻을 수 있는데, 이에 관하여는 후술하기로 한다. 또한 본 명세서에서, "유기화합물"이란 홑원소물질인 탄소, 산화탄소, 금속의 탄산염, 시안화물ㅇ탄화물 등을 제외한 탄소화합물의 총칭이다.As used herein, "partial oxidation of fuel" means that oxidation of the fuel proceeds, but oxidation stops at such a degree that the fuel is not fully oxidized to water and carbon dioxide. For example, methane is completely oxidized. Carbon dioxide and water are generated, but when methane is partially oxidized, formaldehyde may be produced, etc. The organic compounds such as formaldehyde generated above are generally higher in added value than electricity generated in the fuel cell 100, and thus have high economic benefits. In the present specification, the term "organic compound" is a generic term for carbon compounds excluding carbon, carbon oxides, metal carbonates, cyanide carbides, and the like, which are single element materials.

이러한 조촉매는 Fe, Cu, Mo, V, K, Ca 및 Mg로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 금속, 금속 혼합물 또는 금속 합금을 포함할 수 있다. 또한, 상기 조촉매의 함량은 상기 제1 주촉매 100중량부에 대하여 0.5~50중량부일 수 있다. 상기 조촉매의 함량이 상기 제1 주촉매 100중량부에 대하여 0.5중량부 미만인 경우에는 유기화합물의 생산량이 적어서 바람직하지 않고, 50중량부를 초과하는 경우에는 전기전도도가 떨어질 수 있으므로 바람직하지 않다.Such promoters may comprise at least one metal, metal mixture or metal alloy selected from the group consisting of Fe, Cu, Mo, V, K, Ca and Mg. In addition, the content of the cocatalyst may be 0.5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the first main catalyst. When the content of the promoter is less than 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the first main catalyst, the amount of the organic compound produced is not preferable, and when it exceeds 50 parts by weight, the electrical conductivity may fall, which is not preferable.

상기 애노드용 촉매는 산촉매일 수 있다. 산촉매란 촉매 표면의 산도(acidity)에 기초하여 촉매작용을 하는 촉매를 의미한다. 즉, 산촉매의 표면에 존재하는 H+가 다른 물질과 반응하여 양성자 주개 반응(protonation)이 일어난다. 이러한 산촉매로는 H2PO4, SiO2-Al2O3 및 zeolite 등이 있다.The anode catalyst may be an acid catalyst. An acid catalyst means a catalyst which catalyzes based on acidity of the catalyst surface. That is, H + present on the surface of the acid catalyst reacts with other substances to cause proton donation. Such acid catalysts include H 2 PO 4 , SiO 2 -Al 2 O 3 and zeolite.

캐소드(120)는 제2 주촉매를 포함하는 캐소드용 촉매(미도시)를 포함한다. 상기 제2 주촉매는 캐소드(120)에 주입된 산화제를 환원시키는 역할을 수행한다. 이러한 캐소드(120)는 LSM, LSCF, BSCF, LSCuF, La2NiO4 및/또는 LSCM을 포함할 수 있다.The cathode 120 includes a catalyst for a cathode (not shown) that includes a second main catalyst. The second main catalyst serves to reduce the oxidant injected into the cathode 120. Such cathode 120 may include LSM, LSCF, BSCF, LSCuF, La 2 NiO 4 and / or LSCM.

캐소드(120)에는, 예를 들어, 산소 등의 산화제와 함께 연료가 주입될 수 있다. 캐소드(120)에 주입되는 연료는 수소, 할로겐 가스 및 탄화수소를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 캐소드용 촉매는 상기 제2 주촉매 외에 전술한 연료의 부분산화용 조촉매를 추가로 포함할 수 있다. 따라서 이 경우에는, 캐소드(120)에 주입된 연료가 부분산화되어 유기화합물을 생성할 수 있다. 즉, 전술한 연료의 부분산화용 조촉매는 애노드(110) 및 캐소드(120) 중 적어도 하나의 전극에 포함될 수 있으며, 이에 따라 애노드(110) 및 캐소드(120) 중 적어도 하나의 전극에서 1종 이상의 유기화합물이 생성될 수 있다.Fuel may be injected into the cathode 120 together with an oxidant such as oxygen. Fuel injected into the cathode 120 may include hydrogen, halogen gas, and hydrocarbons. In this case, the cathode catalyst may further include a cocatalyst for partial oxidation of the aforementioned fuel in addition to the second main catalyst. In this case, therefore, the fuel injected into the cathode 120 may be partially oxidized to generate an organic compound. That is, the aforementioned co-catalyst for partial oxidation of the fuel may be included in at least one electrode of the anode 110 and the cathode 120, and thus, at least one electrode of the anode 110 and the cathode 120. The above organic compounds can be produced.

전해질막(130)은 애노드(110)와 캐소드(120) 사이에 배치되어 애노드(110) 및/또는 캐소드(120)에서 생성된 이온들만을 통과시키고 전자의 이동은 차단하는 역할을 수행한다. 이러한 전해질막(130)에 사용되는 물질은 연료전지(100)의 작동 온도에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 전해질막(130)에는 연료전지(100)의 작동 온도가 상온~150℃인 경우에는 Nafion, 인산(phosphoric acid), [emim]HSO4, [emim]C2H5OSO3 및/또는 [emim]CF3SO3 등이 사용될 수 있고; 200~300℃인 경우에는 P2O5-SiO2, CsHSO4, Rb3H(SeO4)2, 헤테로폴리텅스트산(heteropolytungstic acid) 및/또는 헤테로폴리몰리브드산(heteropolymolybdic acid) 등이 사용될 수 있으며; 400~900℃인 경우에는 YSZ, GDC, SDC, LSM, LSCoF, LSC, LSCuF, LSGM, La2Mo2O9 및 Bicuvox로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 등이 사용될 수 있다. The electrolyte membrane 130 is disposed between the anode 110 and the cathode 120 to pass only ions generated at the anode 110 and / or the cathode 120 and to block the movement of electrons. The material used for the electrolyte membrane 130 may vary depending on the operating temperature of the fuel cell 100. For example, the electrolyte membrane 130 has Nafion, phosphoric acid, [emim] HSO 4 , [emim] C 2 H 5 OSO 3 and the operating temperature of the fuel cell 100 at room temperature to 150 ° C. And / or [emim] CF 3 SO 3 or the like may be used; At 200-300 ° C., P 2 O 5 —SiO 2 , CsHSO 4 , Rb 3 H (SeO 4 ) 2 , heteropolytungstic acid and / or heteropolymolybdic acid may be used. And; In the case of 400-900 ° C., at least one selected from the group consisting of YSZ, GDC, SDC, LSM, LSCoF, LSC, LSCuF, LSGM, La 2 Mo 2 O 9 and Bicuvox may be used.

이하, 도 1을 참조하여 연료전지(100)를 사용하는 전기 및 유기화합물의 동시 제조방법을 몇가지 사례를 들어 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of simultaneously producing an electric and organic compound using the fuel cell 100 will be described in detail with reference to FIG. 1.

<사례 1: 애노드에 1종의 연료가 주입되고 캐소드에 산화제만 주입되는 경우>Example 1: One fuel is injected into the anode and only oxidant is injected into the cathode

예를 들어, 애노드(110)에 탄화수소가 주입되고 캐소드에 산소만 주입되는 경우를 설명한다. 이 경우에는, 전술한 연료의 부분산화용 조촉매가 애노드(110)에만 포함되고 전해질막(130)으로는 산소이온 전도성 전해질이 사용된다. For example, a case where hydrocarbon is injected into the anode 110 and only oxygen is injected into the cathode will be described. In this case, the aforementioned co-catalyst for partial oxidation of the fuel is included only in the anode 110 and an oxygen ion conductive electrolyte is used as the electrolyte membrane 130.

애노드(110)에 주입된 탄화수소는 해리되어 전자(e-)를 생성하고, 상기 생성된 전자는 애노드(110)를 거쳐 외부 도선(L)을 통해 캐소드(120)로 전달된다. Hydrocarbon injected into the anode 110 is dissociated to generate electrons (e ), and the generated electrons are transferred to the cathode 120 through the anode 110 through the external conductor L.

캐소드(120)에 전달된 상기 전자는 캐소드(120)에 주입된 산소 중의 산소를 환원시켜 산소이온(O2-)을 생성하고, 상기 생성된 산소이온은 전해질막(130)을 통해 애노드(110)로 전달된다.The electrons transferred to the cathode 120 reduce oxygen in oxygen injected into the cathode 120 to generate oxygen ions (O 2- ), and the generated oxygen ions are anode 110 through the electrolyte membrane 130. Is delivered.

애노드(110)로 전달된 상기 산소이온은 애노드(110)에 주입된 탄화수소와 반응하고, 상기 반응에 의해 상기 탄화수소가 부분산화되어 유기화합물을 생성한다. The oxygen ions delivered to the anode 110 react with the hydrocarbon injected into the anode 110, and the hydrocarbon is partially oxidized to generate an organic compound.

<사례 2: 애노드에 2종의 연료가 주입되고 캐소드에 산화제만 주입되는 경우>Example 2: Two fuels are injected into the anode and only oxidant is injected into the cathode

예를 들어, 애노드(110)에 탄화수소 및 할로겐 가스가 주입되고 캐소드(120)에 산소만 주입되는 경우를 설명한다. 이 경우에는, 전술한 연료의 부분산화용 조촉매가 애노드(110)에만 포함되고 전해질막(130)으로는 수소이온 전도성 전해질이 사용된다.For example, a case where hydrocarbon and halogen gas are injected into the anode 110 and only oxygen is injected into the cathode 120 will be described. In this case, the aforementioned co-catalyst for partial oxidation of the fuel is included only in the anode 110, and a hydrogen ion conductive electrolyte is used as the electrolyte membrane 130.

애노드(110)에 주입된 탄화수소는 해리되어 수소이온(H+) 및 전자(e-)를 생성하고, 상기 생성된 수소이온은 전해질막(130)을 통해 캐소드(120)로 전달되며, 상기 생성된 전자는 애노드(110)를 거쳐 외부 도선(L)을 통해 캐소드(120)로 전달된다. 아울러, 애노드(110)에서는 탄화수소와 할로겐 원소가 반응하여 1차적으로 메틸할라이드를 생성하고, 상기 생성된 메틸할라이드들끼리 반응하여 최종적으로 유기화합물 및 할로겐화수소 가스를 생성한다. 즉, 상기 탄화수소는 부분산화되어 유기화합물을 생성한다.Hydrocarbon injected into the anode 110 is dissociated to generate hydrogen ions (H + ) and electrons (e ), and the generated hydrogen ions are transferred to the cathode 120 through the electrolyte membrane 130. The electrons are transferred to the cathode 120 through the anode 110 and through the external conductor L. In addition, the anode 110 reacts hydrocarbons and halogen elements to produce methyl halides first, and the generated methyl halides react with each other to finally generate organic compounds and hydrogen halide gas. That is, the hydrocarbon is partially oxidized to produce an organic compound.

캐소드(120)에 전달된 상기 수소이온 및 전자는 캐소드(120)에 주입된 산소 중의 산소와 반응하여 물을 생성한다.The hydrogen ions and electrons delivered to the cathode 120 react with oxygen in oxygen injected into the cathode 120 to generate water.

<사례 3: 애노드에 1종의 연료가 주입되고 캐소드에 산화제와 함께 연료가 주입되는 경우>Example 3: A fuel is injected into the anode and a fuel is injected into the cathode together with an oxidant

예를 들어, 애노드(110)에 수소가 주입되고 캐소드(120)에 산소와 함께 탄화수소가 주입되는 경우를 설명한다. 이 경우에는, 전술한 연료의 부분산화용 조촉매가 캐소드(120)에만 포함되고 전해질막(130)으로는 수소이온 전도성 전해질이 사용된다.For example, a case where hydrogen is injected to the anode 110 and a hydrocarbon is injected together with oxygen to the cathode 120 will be described. In this case, the aforementioned co-catalyst for partial oxidation of the fuel is included only in the cathode 120, and a hydrogen ion conductive electrolyte is used as the electrolyte membrane 130.

애노드(110)에 주입된 수소는 제1 주촉매에 의해 해리되어 수소이온(H+) 및 전자(e-)를 생성하고, 상기 생성된 수소이온은 전해질막(130)을 통해 캐소드(120)로 전달되며, 상기 생성된 전자는 애노드(110)를 거쳐 외부 도선(L)을 통해 캐소드(120)로 전달된다. Hydrogen injected into the anode 110 is dissociated by the first main catalyst to generate hydrogen ions (H + ) and electrons (e ), and the generated hydrogen ions are cathode 120 through the electrolyte membrane 130. The generated electrons are transferred to the cathode 120 through the anode 110 through the external conductor L.

캐소드(120)에 전달된 상기 수소이온 및 전자는 캐소드(120)에 주입된 산소 중의 산소 및 탄화수소와 반응하여 유기화합물 및 물을 생성한다.The hydrogen ions and electrons delivered to the cathode 120 react with oxygen and hydrocarbons in oxygen injected into the cathode 120 to generate organic compounds and water.

<사례 4: 애노드에 2종의 연료가 주입되고 캐소드에 산화제와 함께 1종의 연료가 주입되는 경우>Example 4: Two fuels are injected into the anode and one fuel is injected into the cathode together with the oxidant

예를 들어, 애노드(110)에 수소 및 탄화수소가 주입되고 캐소드(120)에 산소와 함께 메탄이 주입되는 경우를 설명한다. 이 경우에는, 전술한 연료의 부분산화용 조촉매가 애노드(110)와 캐소드(120) 모두에 포함되고 전해질막(130)으로는 수소이온 전도성 전해질이 사용된다.For example, a case where hydrogen and hydrocarbon are injected into the anode 110 and methane is injected together with oxygen into the cathode 120 will be described. In this case, the co-catalyst for partial oxidation of the fuel described above is included in both the anode 110 and the cathode 120, and a hydrogen ion conductive electrolyte is used as the electrolyte membrane 130.

애노드(110)에 주입된 수소는 제1 주촉매에 의해 해리되어 수소이온(H+) 및 전자(e-)를 생성하고, 상기 생성된 수소이온은 전해질막(130)을 통해 캐소드(120)로 전달되며, 상기 생성된 전자는 애노드(110)를 거쳐 외부 도선(L)을 통해 캐소드(120)로 전달된다. Hydrogen injected into the anode 110 is dissociated by the first main catalyst to generate hydrogen ions (H + ) and electrons (e ), and the generated hydrogen ions are cathode 120 through the electrolyte membrane 130. The generated electrons are transferred to the cathode 120 through the anode 110 through the external conductor L.

애노드(110)에서는 탄화수소가 서로 반응하여 알켄(alkene)를 형성하고 캐소드(120)에 전달된 상기 수소이온 및 전자는 캐소드(120)에 주입된 산소 중의 산소 및 메탄과 반응하여 메탄올 및 물을 생성한다.In the anode 110, hydrocarbons react with each other to form alkenes, and the hydrogen ions and electrons transferred to the cathode 120 react with oxygen and methane in oxygen injected into the cathode 120 to generate methanol and water. do.

<사례 5: 애노드에 1종의 연료가 주입되고 캐소드에 산화제와 함께 2종의 연료가 주입되는 경우>Example 5: One Fuel is Injected into the Anode and Two Fuels Are Injected with an Oxidizer in the Cathode

예를 들어, 애노드(110)에 수소가 주입되고 캐소드(120)에 산소와 함께 메탄 및 에탄이 주입되는 경우를 설명한다. 이 경우에는, 전술한 연료의 부분산화용 조촉매가 캐소드(120)에만 포함되고 전해질막(130)으로는 산소이온 전도성 전해질이 사용된다.For example, a case in which hydrogen is injected into the anode 110 and methane and ethane are injected into the cathode 120 together with oxygen will be described. In this case, the aforementioned co-catalyst for partial oxidation of the fuel is included only in the cathode 120, and an oxygen ion conductive electrolyte is used as the electrolyte membrane 130.

캐소드(120)에 주입된 산소는 제2 주촉매에 의해 환원되어 산소이온(O2-)을 생성하고, 상기 생성된 산소이온은 전해질막(130)을 통해 애노드(110)로 전달된다. 애노드(110)에서는 전해질(130)을 거쳐온 산소이온과 애노드(110)에 주입된 수소가 반응하여 물과 전자(e-)를 생성한다. 상기 생성된 전자는 애노드(110)를 거쳐 외부 도선(L)을 통해 캐소드(120)로 전달된다. Oxygen injected into the cathode 120 is reduced by the second main catalyst to generate oxygen ions (O 2- ), and the generated oxygen ions are transferred to the anode 110 through the electrolyte membrane 130. In the anode 110, oxygen ions passing through the electrolyte 130 and hydrogen injected into the anode 110 react to generate water and electrons (e ). The generated electrons are transferred to the cathode 120 through the external conductor L through the anode 110.

캐소드(120)에서는 메탄, 에탄 및 산소가 반응하여 프로판올을 생성한다. In the cathode 120, methane, ethane and oxygen react to produce propanol.

<사례 6: 애노드에 1종의 연료가 주입되고 캐소드에 산화제와 함께 2종의 연료가 주입되는 경우>Example 6: One fuel is injected into the anode and two fuels are injected into the cathode together with the oxidant

예를 들어, 애노드(110)에 수소가 주입되고 캐소드(120)에 산소와 함께 메탄 및 에탄이 주입되는 경우를 설명한다. 이 경우에는, 전술한 연료의 부분산화용 조촉매가 캐소드(120)에 포함되고 전해질막(130)으로는 수소이온 전도성 전해질이 사용된다.For example, a case in which hydrogen is injected into the anode 110 and methane and ethane are injected into the cathode 120 together with oxygen will be described. In this case, the co-catalyst for partial oxidation of the fuel described above is included in the cathode 120, and a hydrogen ion conductive electrolyte is used as the electrolyte membrane 130.

애노드(110)에 주입된 수소는 제1 주촉매에 의해 해리되어 수소이온(H+) 및 전자(e-)를 생성하고, 상기 생성된 수소이온은 전해질막(130)을 통해 캐소드(120)로 전달되며, 상기 생성된 전자는 애노드(110)를 거쳐 외부 도선(L)을 통해 캐소드(120)로 전달된다. Hydrogen injected into the anode 110 is dissociated by the first main catalyst to generate hydrogen ions (H + ) and electrons (e ), and the generated hydrogen ions are cathode 120 through the electrolyte membrane 130. The generated electrons are transferred to the cathode 120 through the anode 110 through the external conductor L.

캐소드(120)에 전달된 상기 수소이온 및 전자는 캐소드(120)에 주입된 산소중의 산소, 메탄 및 에탄과 반응하여 메탄올, 에탄올 및 물을 생성한다. The hydrogen ions and electrons delivered to the cathode 120 react with oxygen, methane and ethane in oxygen injected into the cathode 120 to produce methanol, ethanol and water.

이하 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

실시예Example

실시예 1Example 1

하기와 같은 방법으로 단일셀(single cell) 형태의 연료전지를 제조하였다. A fuel cell of a single cell type was manufactured by the following method.

(1) 애노드 분말의 제조 (1) Preparation of Anode Powder

NiO(Junsei Chemical Co.): 8mol% Y2O3-stabilized-ZrO2 분말(TZ-8YS, Tosoh: 이하, YSZ로 약칭함):VCl3(Aldrich)을 48:48:4의 중량비로 혼합하고, 상기 혼합분말을 지르코니아 볼을 이용하여 24시간 동안 볼밀링(ball milling)하여 분쇄하였다. 이후, 상기 분쇄된 혼합분말을 핫 플레이트(hot plate)에서 90℃에서 6시간 동안 건조한 후 550℃에서 3시간 동안 열처리한 다음 다시 분쇄하여 애노드 분말을 얻었다.NiO (Junsei Chemical Co.): 8 mol% Y 2 O 3 -stabilized-ZrO 2 powder (TZ-8YS, Tosoh: hereinafter, abbreviated as YSZ): VCl 3 (Aldrich) is mixed in a weight ratio of 48: 48: 4 The mixed powder was pulverized by ball milling for 24 hours using a zirconia ball. Thereafter, the pulverized mixed powder was dried at 90 ° C. for 6 hours on a hot plate, and then heat treated at 550 ° C. for 3 hours, and then ground again to obtain an anode powder.

(2) 애노드의 제조 (2) production of anode

상기 (1)에서 제조한 애노드 분말 75vol%와 활성탄 25vol%을 혼합한 후 2주 동안 볼밀링하여 균일하게 혼합하였다. 75 vol% of the anode powder prepared in (1) and 25 vol% of the activated carbon were mixed, followed by ball milling for 2 weeks, followed by uniform mixing.

상기 혼합분말 100중량부, 증류수 25중량부, 유기바인더(poly vinyl butyral: PVB) 13중량부, 가소제(디부틸프탈레이트) 8중량부 및 윤활제(멸치유) 3중량부를 균일하게 혼합한 후, 상기 혼합물을 압출기를 이용하여 압출성형함으로써 두께 2mm의 원통형 애노드 전구체를 제조하였다. After mixing 100 parts by weight of the mixed powder, 25 parts by weight of distilled water, 13 parts by weight of an organic binder (poly vinyl butyral (PVB)), 8 parts by weight of a plasticizer (dibutyl phthalate) and 3 parts by weight of a lubricant (anchovy oil), The mixture was extruded using an extruder to prepare a cylindrical anode precursor having a thickness of 2 mm.

상기 제조된 애노드 전구체를 1300℃에서 3시간 동안 가소결하여 원통형의 애노드를 얻었다. The prepared anode precursor was calcined at 1300 ° C. for 3 hours to obtain a cylindrical anode.

(3) 애노드에 전해질막 코팅 (3) Electrolytic membrane coating on anode

YSZ 분말(TZ-8YS, Tosoh) 100중량부, PVB 15중량부, 디부틸프탈레이트 15중량부, 트리톤-X 3중량부 및 멸치유 3중량부를 혼합한 후, 상기 혼합물에 톨루엔 170중량부 및 2-프로판올 330중량부를 첨가하고 지르코니아 볼을 이용하여 150rpm으로 24시간 동안 볼밀링을 하여 전해질 슬러리를 얻었다.100 parts by weight of YSZ powder (TZ-8YS, Tosoh), 15 parts by weight of PVB, 15 parts by weight of dibutyl phthalate, 3 parts by weight of Triton-X and 3 parts by weight of anchovy oil, and then 170 parts by weight of toluene and 2 to the mixture. 330 parts by weight of propanol were added and ball milled at 150 rpm using a zirconia ball for 24 hours to obtain an electrolyte slurry.

상기 제조된 전해질 슬러리를 상기 (2)에서 제조한 애노드에 디핑(dipping) 방법을 사용하여 7㎛의 두께로 코팅하였다. 디핑(dipping)시 애노드의 양쪽 끝을 막고 10초 동안 상기 전해질 슬러리에 담갔다가 꺼낸 후 300℃에서 30분 동안 건조한 다음 1400℃에서 공소결(co-firing)하여 애노드-전해질 적층체를 얻었다.The prepared electrolyte slurry was coated to a thickness of 7 μm using a dipping method on the anode prepared in (2). When dipping, both ends of the anode were blocked, soaked in the electrolyte slurry for 10 seconds, taken out, dried at 300 ° C. for 30 minutes, and co-fired at 1400 ° C. to obtain an anode-electrolyte laminate.

(4) 캐소스 분말과 캐소드 슬러리의 제조 및 상기 캐소드 슬러리의 코팅 (4) Preparation of Cathode Powder and Cathode Slurry and Coating of the Cathode Slurry

La2O3 분말(Yakuri Pure Chemicals Co.), SrO 분말(Aldrich Chemical Company), MnO2 분말(Aldrich Chemical Company)을 각각 0.5:0.5:1의 중량비로 혼합한 후 24시간 동안 볼밀링(ball-milling)하고 1000 ℃에서 5시간 동안 열처리하여 LSM 분말을 제조하였다. La 2 O 3 powder (Yakuri Pure Chemicals Co.), SrO powder (Aldrich Chemical Company) and MnO 2 powder (Aldrich Chemical Company) were respectively mixed in a weight ratio of 0.5: 0.5: 1, and then ball milled for 24 hours. milling) and heat-treated at 1000 ° C. for 5 hours to prepare LSM powder.

상기 제조된 LSM 분말 100중량부, PVB 25중량부, 디부틸프탈레이트 25중량부, 트리톤-X 6.25중량부, 멸치유 6.25중량부, 톨루엔 140중량부 및 2-프로판올 290중량부를 혼합하여 캐소드 슬러리를 제조하였다. The cathode slurry was mixed by mixing 100 parts by weight of the prepared LSM powder, 25 parts by weight of PVB, 25 parts by weight of dibutyl phthalate, 6.25 parts by weight of Triton-X, 6.25 parts by weight of anchovy oil, 140 parts by weight of toluene, and 290 parts by weight of 2-propanol. Prepared.

상기 (3)에서 제조한 원통형의 애노드-전해질 적층체의 양쪽 끝을 막고 딥코팅(dip-coating)하여 상기 적층체의 외표면에 상기 캐소드 슬러리를 20㎛의 두께로 코팅하여 단일셀(single cell) 형태의 고체산화물 연료전지를 제조하였다. Both ends of the cylindrical anode-electrolyte laminate prepared in (3) were blocked and dip-coated to coat the cathode slurry on the outer surface of the laminate with a thickness of 20 μm. A solid oxide fuel cell in the form of) was prepared.

(5) 메탄을 이용한 고부가가치 유기화합물의 제조 (5) Preparation of high value added organic compounds using methane

상기 (4)에서 제조한 원통형의 고체산화물 연료전지(tubular solid oxide fuel cell)를 알루미나 튜브 및 셀 지지대에 고정시켰다. 상기 연료전지의 애노드 및 캐소드에 니켈 펠트를 접착시켜 집전이 되도록 하였다. 이어서, 상기 연료전지 를 500℃의 온도로 작동시키면서 애노드쪽에는 메탄을 300cc/min로 주입하고, 캐소드쪽에는 산소를 200cc/min로 주입하였다. 애노드에서 생성된 물질의 종류 및 조성을 확인하기 위하여 상기 연료전지의 애노드에서 유출되는 배기가스를 포집하여 액화시킨 후 액상 물질을 액체크로마토그래피(LC)로 분석하였다. 상기 분석 결과, 애노드에서 포름알데히드(HCHO)가 생성되었음을 확인하였다. 이때, 포름알데히드의 수율은 6.4%이었다. 이와 같이 메탄을 사용하여 포름알데히드를 생산하는 경우, 애노드 및 캐소드에서 일어나는 반응 및 총괄반응은 하기와 같다.The cylindrical solid oxide fuel cell prepared in (4) was fixed to the alumina tube and the cell support. Nickel felt was attached to the anode and the cathode of the fuel cell to allow current collection. Subsequently, while operating the fuel cell at a temperature of 500 ° C., methane was injected at the anode side at 300 cc / min and oxygen was injected at the cathode side at 200 cc / min. In order to confirm the type and composition of the material produced at the anode, the exhaust gas flowing out of the anode of the fuel cell was collected and liquefied, and then the liquid material was analyzed by liquid chromatography (LC). As a result of the analysis, it was confirmed that formaldehyde (HCHO) was produced at the anode. At this time, the yield of formaldehyde was 6.4%. When formaldehyde is produced using methane as described above, reactions and overall reactions occurring at the anode and the cathode are as follows.

애노드 반응: CH4 + 2O2- → HCHO + H2O + 4e- The anode reaction: CH 4 + 2O 2- → HCHO + H 2 O + 4e -

캐소드 반응: O2 + 4e- → 2O2- The cathode reaction: O 2 + 4e - → 2O 2-

총괄반응: CH4 + O2 → HCHO + H2O (E0=0.84V)Overall reaction: CH 4 + O 2 → HCHO + H 2 O (E 0 = 0.84 V)

따라서, 상기 총괄반응에서 얻어지는 기전력(E0)은 0.84V임을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the electromotive force E 0 obtained in the overall reaction is 0.84V.

실시예 2Example 2

(1) 연료전지의 제조(1) Manufacture of fuel cell

하기와 같은 방법으로 중저온형 연료전지를 제조하였다. 애노드용 주촉매 및 캐소드용 촉매로 백금을 사용하였다. 또한 애노드용 조촉매로는 Fe2O3(Aldrich)와 MoO3(Aldrich)을 사용하였다. 상기 백금 90중량부, Fe2O3 4중량부 및 MoO3 6중량부의 혼합물:이소프로필알코올을 90:10의 중량비로 혼합하여 애노드 슬러리를 제조하였 다. A medium-low temperature fuel cell was manufactured by the following method. Platinum was used as the main catalyst for the anode and the catalyst for the cathode. In addition, Fe 2 O 3 (Aldrich) and MoO 3 (Aldrich) were used as promoters for the anode. An anode slurry was prepared by mixing 90 parts by weight of platinum, 4 parts by weight of Fe 2 O 3 , and 6 parts by weight of MoO 3 : isopropyl alcohol in a weight ratio of 90:10.

또한, 상기 백금:이소프로필알코올(99wt%의 농도, Aldrich)을 90:10의 중량비로 혼합하여 캐소드 슬러리를 제조하였다.In addition, the platinum: isopropyl alcohol (concentration of 99wt%, Aldrich) was mixed in a weight ratio of 90:10 to prepare a cathode slurry.

또한, GDC 분말(Praxair Co.)을 펠렛화한 후 1,300℃에서 6시간 동안 열처리하여 GDC 전해질 지지체를 제조하였다. 이후, 상기 제조된 애노드 슬러리와 캐소드 슬러리를 상기 제조된 GDC 전해질 지지체의 일면 및 타면에 각각 스크린 인쇄한 후, 300℃에서 1시간 동안 공소결하였다. In addition, after pelletizing the GDC powder (Praxair Co.) was heat-treated at 1,300 ℃ for 6 hours to prepare a GDC electrolyte support. Thereafter, the anode slurry and the cathode slurry were screen printed on one side and the other side of the prepared GDC electrolyte support, and then co-sintered at 300 ° C. for 1 hour.

(2) 메탄을 이용한 고부가가치 유기화합물의 제조 (2) Preparation of high value added organic compounds using methane

실시예 2의 (1)에서 제조한 연료전지를 사용하고 연료전지의 작동 온도를 400℃로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 (5)와 동일한 방법으로 유기화합물을 제조하고 분석하였다. 상기 분석 결과, 애노드에서 메탄올(CH3OH)이 생성되었음을 확인하였다. 이때, 메탄올의 수율은 5%이었다. 이와 같이 메탄을 사용하여 메탄올을 생산하는 경우, 애노드 및 캐소드에서 일어나는 반응 및 총괄반응은 하기와 같다.An organic compound was prepared and analyzed in the same manner as in Example (5), except that the fuel cell prepared in Example 2 (1) was used and the operating temperature of the fuel cell was changed to 400 ° C. . As a result of the analysis, it was confirmed that methanol (CH 3 OH) was produced at the anode. At this time, the yield of methanol was 5%. When methanol is produced using methane as described above, reactions and overall reactions occurring at the anode and the cathode are as follows.

애노드 반응: CH4 + O2- → CH3OH + 2e- The anode reaction: CH 4 + O 2- → CH 3 OH + 2e -

캐소드 반응: 1/2O2 + 2e- → O2- The cathode reaction: 1 / 2O 2 + 2e - → O 2-

총괄반응: CH4 + 1/2O2 → CH3OH (E0=0.52V)Overall reaction: CH 4 + 1 / 2O 2 → CH 3 OH (E 0 = 0.52V)

따라서, 상기 총괄반응에서 얻어지는 기전력(E0)은 0.52V임을 알 수 있다. Therefore, it can be seen that the electromotive force E 0 obtained in the overall reaction is 0.52V.

실시예 3Example 3

(1) 연료전지의 제조(1) Manufacture of fuel cell

하기와 같은 방법으로 저온형 연료전지를 제조하였다. 애노드용 주촉매 및 캐소드용 촉매로 백금을 사용하였다. 또한, 애노드용 조촉매로는 Fe2O3(Aldrich)와 MoO3(Aldrich)을 사용하였다. 상기 백금 90중량부, Fe2O3 4중량부 및 MoO3 6중량부의 혼합물:이소프로필알코올을 90:10의 중량비로 혼합하여 애노드 슬러리를 제조한 후, 스프레이 건을 사용하여 상기 애노드 슬러리를 테프론 판(Dupont)에 10㎛의 두께로 분사하여 애노드 구조체를 제조하였다. A low temperature fuel cell was manufactured by the following method. Platinum was used as the main catalyst for the anode and the catalyst for the cathode. In addition, Fe 2 O 3 (Aldrich) and MoO 3 (Aldrich) were used as promoters for the anode. 90 parts by weight of the platinum, 4 parts by weight of Fe 2 O 3 and 6 parts by weight of MoO 3 : isopropyl alcohol was mixed in a weight ratio of 90:10 to prepare an anode slurry, and then the anode slurry was prepared using a spray gun. An anode structure was prepared by spraying a plate having a thickness of 10 μm on a Dupont.

또한, 상기 백금:이소프로필알코올(99wt%의 농도, Aldrich)을 90:10의 중량비로 혼합하여 캐소드 슬러리를 제조한 후, 스프레이 건을 사용하여 상기 캐소드 슬러리를 별도의 테프론 판에 10㎛의 두께로 분사하여 캐소드 구조체를 제조하였다. 상기 제조된 애노드 구조체와 캐소드 구조체를 각각의 촉매층이 서로 마주 보도록 배치한 다음 그 사이에 CsHSO4(Soekawa Chemicals)를 배치하고 120℃ 및 1000psi에서 3분 동안 상기 애노드 구조체와 캐소드 구조체를 서로 압착하였다. 이어서, 상기 애노드 구조체와 캐소드 구조체로부터 각 테프론 판을 제거하여 연료전지를 얻었다.In addition, after mixing the platinum: isopropyl alcohol (concentration of 99wt%, Aldrich) in a weight ratio of 90:10 to prepare a cathode slurry, using a spray gun to the cathode slurry on a separate Teflon plate 10㎛ thickness Sprayed to produce a cathode structure. The anode structure and the cathode structure prepared above were disposed so that each catalyst layer faced each other, and then CsHSO 4 (Soekawa Chemicals) was disposed therebetween, and the anode structure and the cathode structure were pressed against each other at 120 ° C. and 1000 psi for 3 minutes. Subsequently, each Teflon plate was removed from the anode structure and the cathode structure to obtain a fuel cell.

(2) 메탄 및 염소를 이용한 고부가가치 유기화합물의 제조 (2) Preparation of high value added organic compounds using methane and chlorine

실시예 3의 (1)에서 제조한 연료전지를 사용하고 연료전지의 작동 온도를 50 ℃로 변경하고 상기 연료전지의 애노드쪽으로 메탄 및 염소 가스를 각각 20cc/min 및 20cc/min로 주입하고 캐소드쪽으로 산소를 50cc/min로 주입한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 (5)와 동일한 방법으로 유기화합물을 제조하였다. 이어서, 애노드에서 발생한 배기가스를 가스크로마토그래피(GC)를 사용하여 분석하였다. 상기 분석 결과, 애노드에서 에틸렌(C2H4) 및 염화수소 가스가 생성되었음을 확인하였다. 이때, 에틸렌의 수율은 6%이었다. 이와 같이 메탄 및 염소 가스를 사용하여 에틸렌을 생산하는 경우, 애노드 및 캐소드에서 일어나는 반응 및 총괄반응은 하기와 같다.Using the fuel cell prepared in Example 3 (1), the operating temperature of the fuel cell was changed to 50 ° C., and methane and chlorine gas were injected into the anode at the fuel cell at 20 cc / min and 20 cc / min, respectively, and toward the cathode. An organic compound was prepared in the same manner as in Example (5), except that oxygen was injected at 50 cc / min. The exhaust gas generated at the anode was then analyzed using gas chromatography (GC). As a result of the analysis, it was confirmed that ethylene (C 2 H 4 ) and hydrogen chloride gas were produced at the anode. At this time, the yield of ethylene was 6%. As such, when ethylene is produced using methane and chlorine gas, reactions and overall reactions occurring at the anode and the cathode are as follows.

애노드 반응: 2CH4 + Cl2 → 2CH3Cl + 2H+ + 2e- The anode reaction: 2CH 4 + Cl 2 → 2CH 3 Cl + 2H + + 2e -

2CH3Cl → C2H4 + 2HCl2CH 3 Cl → C 2 H 4 + 2HCl

캐소드 반응: 2H+ + 1/2O2 + 2e- → H2O The cathode reaction: 2H + + 1 / 2O 2 + 2e - → H 2 O

총괄반응: 2CH4 + Cl2 + 1/2O2 → C2H4 + 2HCl + H2O (E0=1.62V) Overall reaction: 2CH 4 + Cl 2 + 1 / 2O 2 → C 2 H 4 + 2HCl + H 2 O (E 0 = 1.62V)

따라서, 상기 총괄반응에서 얻어지는 기전력(E0)은 1.62V임을 알 수 있다. Therefore, it can be seen that the electromotive force E 0 obtained in the overall reaction is 1.62V.

실시예 4Example 4

실시예 2의 (1)에서 제조한 연료전지를 사용하고 연료전지의 작동 온도를 350℃로 변경하고 상기 연료전지의 애노드쪽으로 3-메틸-1-부텐을 20cc/min로 주입하고 캐소드쪽으로 산소를 30cc/min로 주입한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 (5)와 동일한 방법으로 유기화합물을 제조하고 분석하였다. 상기 분석 결과, 애노드에서 이소부틸알데히드(CH3CHCH3CHO) 및 포름알데히드(HCHO)가 생성되었음을 확인하였다. 이때, 이소부틸알데히드 및 포름알데히드의 수율은 각각 6% 및 5%이었다. 이와 같이 3-메틸-1-부텐을 사용하여 이소부틸알데히드 및 포름알데히드를 생산하는 경우, 애노드 및 캐소드에서 일어나는 반응 및 총괄반응은 하기와 같다.Using the fuel cell prepared in Example 2 (1) and changing the operating temperature of the fuel cell to 350 ℃, injecting 3-methyl-1-butene at 20cc / min to the anode of the fuel cell and oxygen to the cathode An organic compound was prepared and analyzed in the same manner as in Example (5), except that the compound was injected at 30 cc / min. As a result of the analysis, it was confirmed that isobutylaldehyde (CH 3 CHCH 3 CHO) and formaldehyde (HCHO) were produced at the anode. At this time, the yields of isobutylaldehyde and formaldehyde were 6% and 5%, respectively. When isobutylaldehyde and formaldehyde are produced using 3-methyl-1-butene as described above, the reactions and overall reactions occurring at the anode and the cathode are as follows.

애노드 반응: CH3CHCH3CHCH2 + 2O2- → CH3CHCH3CHO + HCHO + 4e- The anode reaction: CH 3 CHCH 3 CHCH 2 + 2O 2- → CH 3 CHCH 3 CHO + HCHO + 4e -

캐소드 반응: O2 + 4e- → 2O2- The cathode reaction: O 2 + 4e - → 2O 2-

총괄반응: CH3CHCH3CHCH2 + O2 → CH3CHCH3CHO + HCHO (E0=0.61V) Overall reaction: CH 3 CHCH 3 CHCH 2 + O 2 → CH 3 CHCH 3 CHO + HCHO (E 0 = 0.61V)

따라서, 상기 총괄반응에서 얻어지는 기전력(E0)은 0.61V임을 알 수 있다. Therefore, it can be seen that the electromotive force E 0 obtained in the overall reaction is 0.61V.

실시예 5Example 5

(1) 연료전지의 제조(1) Manufacture of fuel cell

하기와 같은 방법으로 단일셀(single cell) 형태의 연료전지를 제조하였다. A fuel cell of a single cell type was manufactured by the following method.

NiO(Junsei Chemical Co.): 10mol% Gadolinium doped Ceria 분말(GDC, Praxair: 이하, GDC로 약칭함):VCl3(Aldrich)을 48:48:4의 중량비로 혼합하고, 상기 혼합분말을 지르코니아 볼을 사용하여 24시간 동안 볼밀링(ball milling)하여 애노드 분말을 제조하였다. NiO (Junsei Chemical Co.): 10 mol% Gadolinium doped Ceria powder (GDC, Praxair: hereinafter abbreviated as GDC): VCl 3 (Aldrich) is mixed in a weight ratio of 48: 48: 4, and the mixed powder is zirconia ball An anode powder was prepared by ball milling for 24 hours using.

상기 제조된 애노드 분말 100중량부, PVB 25중량부, 디부틸프탈레이트 25중 량부, 트리톤-X 6.25중량부, 멸치유 6.25중량부, 톨루엔 140중량부 및 2-프로판올 290중량부를 혼합하여 애노드 슬러리를 제조하였다.The anode slurry was mixed by mixing 100 parts by weight of the prepared anode powder, 25 parts by weight of PVB, 25 parts by weight of dibutyl phthalate, 6.25 parts by weight of triton-X, 6.25 parts by weight of anchovy oil, 140 parts by weight of toluene, and 290 parts by weight of 2-propanol. Prepared.

또한, La2O3 분말(Yakuri Pure Chemicals Co.): SrO 분말(Aldrich Chemical Company): MnO2 분말(Aldrich Chemical Company)을 0.5:0.5:1의 중량비로 혼합한 후 24시간 동안 볼밀링(ball-milling)하고 1,000 ℃에서 5시간 동안 열처리하여 LSM 분말(캐소드 분말)을 제조하였다. Further, La 2 O 3 powder (Yakuri Pure Chemicals Co.): SrO powder (Aldrich Chemical Company): MnO 2 powder (Aldrich Chemical Company) was mixed in a weight ratio of 0.5: 0.5: 1, and then ball milling for 24 hours -milling) and heat treatment at 1,000 ℃ for 5 hours to prepare an LSM powder (cathode powder).

이어서, 상기 제조된 캐소드 분말 100중량부, PVB 25중량부, 디부틸프탈레이트 25중량부, 트리톤-X 6.25중량부, 멸치유 6.25중량부, 톨루엔 140중량부 및 2-프로판올 290중량부를 혼합하여 캐소드 슬러리를 제조하였다.Subsequently, the cathode powder was mixed by mixing 100 parts by weight of PVB, 25 parts by weight of PVB, 25 parts by weight of dibutyl phthalate, 6.25 parts by weight of triton-X, 6.25 parts by weight of anchovy oil, 140 parts by weight of toluene and 290 parts by weight of 2-propanol. Slurry was prepared.

이후, GDC 분말(Praxair Co.)을 펠렛화한 후 1,300 ℃에서 6시간 동안 열처리하여 GDC 전해질 지지체를 제조하였다. 이어서, 상기 제조된 애노드 슬러리와 캐소드 슬러리를 상기 제조된 GDC 전해질 지지체의 일면 및 타면에 각각 스크린 인쇄한 후 1,000℃에서 3시간 동안 공소결하여 연료전지를 완성하였다. Thereafter, the GDC powder (Praxair Co.) was pelletized and heat-treated at 1,300 ° C. for 6 hours to prepare a GDC electrolyte support. Subsequently, the anode slurry and the cathode slurry were screen printed on one side and the other side of the prepared GDC electrolyte support, followed by co-sintering at 1,000 ° C. for 3 hours to complete a fuel cell.

(2) 수소 및 에틸렌을 이용한 고부가가치 유기화합물의 제조 (2) Preparation of high value added organic compounds using hydrogen and ethylene

실시예 5의 (1)에서 제조한 연료전지를 사용하고, 연료전지의 작동 온도를 500℃로 변경하고, 상기 연료전지의 애노드쪽으로 에틸렌과 수소를 각각 40cc/min 및 40cc/min로 주입하고 캐소드쪽으로 산소를 100cc/min로 주입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 (5)와 동일한 방법으로 유기화합물을 제조하고 분석하였다. 상기 분석 결과, 애노드에서 에탄올(CH3CH2OH)이 생성되었음을 확인하였다. 이때, 에탄올 의 수율은 6%이었다. 이와 같이 에틸렌을 사용하여 에탄올을 생산하는 경우, 애노드 및 캐소드에서 일어나는 반응 및 총괄반응은 하기와 같다.Using the fuel cell prepared in Example 5 (1), the operating temperature of the fuel cell was changed to 500 ° C, ethylene and hydrogen were injected at 40cc / min and 40cc / min, respectively, into the anode of the fuel cell and the cathode An organic compound was prepared and analyzed in the same manner as in Example (5), except that oxygen was injected at 100 cc / min. As a result of the analysis, it was confirmed that ethanol (CH 3 CH 2 OH) was produced at the anode. At this time, the yield of ethanol was 6%. As such, when ethanol is produced using ethylene, reactions and overall reactions occurring at the anode and the cathode are as follows.

애노드 반응: C2H4 + O2- + H2 → CH3CH2OH + 2e- The anode reaction: C 2 H 4 + O 2- + H 2 → CH 3 CH 2 OH + 2e -

캐소드 반응: 1/2O2 + 2e- → O2- The cathode reaction: 1 / 2O 2 + 2e - → O 2-

총괄반응: C2H4 + H2 + 1/2O2 → CH3CH2OH (E0=1.19V) Overall Reaction: C 2 H 4 + H 2 + 1 / 2O 2 → CH 3 CH 2 OH (E 0 = 1.19V)

따라서, 상기 총괄반응에서 얻어지는 기전력(E0)은 1.19V임을 알 수 있다. Therefore, it can be seen that the electromotive force E 0 obtained in the overall reaction is 1.19V.

실시예 6Example 6

상기 실시예 5의 (1)에서 제조한 연료전지를 사용하고, 연료전지의 작동 온도를 400℃로 변경하고, 상기 연료전지의 애노드쪽으로 프로필렌을 50cc/min로 주입하고 캐소드쪽으로 산소를 30cc/min로 주입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 (5)와 동일한 방법으로 유기화합물을 제조하고 분석하였다. 상기 분석 결과, 애노드에서 프로필렌옥사이드(C3H6O)가 생성되었음을 확인하였다. 이때, 프로필렌옥사이드의 수율은 10%이었다. 이와 같이 프로필렌을 사용하여 프로필렌옥사이드를 생산하는 경우, 애노드 및 캐소드에서 일어나는 반응 및 총괄반응은 하기와 같다.Using the fuel cell prepared in Example 5 (1), the operating temperature of the fuel cell was changed to 400 ° C, propylene was injected at 50cc / min toward the anode of the fuel cell, and 30cc / min of oxygen toward the cathode. An organic compound was prepared and analyzed in the same manner as in Example (5), except that the compound was injected into. As a result of the analysis, it was confirmed that propylene oxide (C 3 H 6 O) was produced at the anode. At this time, the yield of propylene oxide was 10%. As such, when propylene oxide is used to produce propylene oxide, reactions and overall reactions occurring at the anode and the cathode are as follows.

애노드 반응: C3H6 + O2- → C3H6O + 2e- The anode reaction: C 3 H 6 + O 2- → C 3 H 6 O + 2e -

캐소드 반응: 1/2O2 + 2e- → O2- The cathode reaction: 1 / 2O 2 + 2e - → O 2-

총괄반응: C3H6 + 1/2O2 → C3H6O (E0=1.33V) Overall reaction: C 3 H 6 + 1 / 2O 2 → C 3 H 6 O (E 0 = 1.33V)

따라서, 상기 총괄반응에서 얻어지는 기전력(E0)은 1.33V임을 알 수 있다. Therefore, it can be seen that the electromotive force E 0 obtained in the overall reaction is 1.33V.

실시예 7Example 7

(1) 연료전지의 제조(1) Manufacture of fuel cell

하기와 같은 방법으로 저온형 연료전지를 제조하였다. 애노드용 주촉매 및 캐소드용 촉매로 백금을 사용하였다. A low temperature fuel cell was manufactured by the following method. Platinum was used as the main catalyst for the anode and the catalyst for the cathode.

먼저, 상기 백금:이소프로필알코올(99wt%의 농도, Aldrich)을 90:10의 중량비로 혼합하여 애노드 슬러리를 제조한 후, 스프레이 건을 사용하여 상기 애노드 슬러리를 테프론 판에 10㎛의 두께로 분사하여 애노드 구조체를 제조하였다.First, an anode slurry is prepared by mixing the platinum: isopropyl alcohol (concentration of 99 wt%, Aldrich) in a weight ratio of 90:10, and then spraying the anode slurry on a Teflon plate with a thickness of 10 μm using a spray gun. To prepare an anode structure.

캐소드용 조촉매로는 Fe2O3(Aldrich)와 MoO3(Aldrich)를 사용하였다. 백금 90 중량부, Fe2O3 4중량부 및 MoO3 6중량부의 혼합물:이소프로필알코올을 90:10의 중량비로 혼합하여 캐소드 슬러리를 제조한 후, 스프레이 건을 사용하여 상기 캐소드 슬러리를 별도의 테프론 판(Dupont)에 10㎛의 두께로 분사하여 캐소드 구조체를 제조하였다. Fe 2 O 3 (Aldrich) and MoO 3 (Aldrich) were used as promoters for the cathode. 90 parts by weight of platinum, 4 parts by weight of Fe 2 O 3 , and 6 parts by weight of MoO 3 were mixed in a weight ratio of 90:10 to prepare a cathode slurry, and then, the spray slurry was used to separate the cathode slurry. A cathode structure was prepared by spraying a Teflon plate with a thickness of 10 μm.

이어서, 상기 제조된 애노드 구조체와 캐소드 구조체를 각각의 촉매층이 서로 마주 보도록 배치한 다음 그 사이에 CsHSO4(Soekawa Chemicals)를 배치하고 120℃ 및 1,000psi에서 3분 동안 상기 애노드 구조체와 캐소드 구조체를 서로 압착하였다. 이어서, 상기 애노드 구조체와 캐소드 구조체로부터 각 테프론 판을 제거하 여 연료전지를 얻었다.Subsequently, the prepared anode structure and the cathode structure are disposed so that each catalyst layer faces each other, and then CsHSO 4 (Soekawa Chemicals) is disposed therebetween, and the anode structure and the cathode structure are disposed at 120 ° C. and 1,000 psi for 3 minutes. Squeezed. Subsequently, each Teflon plate was removed from the anode structure and the cathode structure to obtain a fuel cell.

(2) 수소 및 메탄을 이용한 고부가가치 유기화합물의 제조 (2) Preparation of high value added organic compounds using hydrogen and methane

실시예 7의 (1)에서 제조한 연료전지를 사용하고 연료전지의 작동 온도를 50℃로 변경하고 상기 연료전지의 애노드쪽으로 수소를 30cc/min로 주입하고 캐소드쪽으로 메탄과 산소를 각각 30cc/min 및 40cc/min로 주입한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 (5)와 동일한 방법으로 유기화합물을 제조하였다. 캐소드에서 생성된 물질의 종류 및 조성을 확인하기 위하여 상기 연료전지의 캐소드에서 유출되는 배기가스를 포집하여 액화시킨 후 액상 물질을 액체크로마토그래피(LC)로 분석하였다. 상기 분석 결과, 캐소드에서 메탄올(CH3OH)이 생성되었음을 확인하였다. 이때, 메탄올의 수율은 6%이었다. 이와 같이 메탄을 사용하여 메탄올을 생산하는 경우, 애노드 및 캐소드에서 일어나는 반응 및 총괄반응은 하기와 같다.Using the fuel cell prepared in Example 7 (1), the operating temperature of the fuel cell was changed to 50 ° C., hydrogen was injected at 30cc / min toward the anode of the fuel cell, and 30cc / min each of methane and oxygen toward the cathode. And an organic compound was prepared in the same manner as in (5) of Example 1, except that it was injected at 40 cc / min. In order to confirm the type and composition of the material produced in the cathode, the exhaust gas flowing out of the cathode of the fuel cell was collected and liquefied, and then the liquid material was analyzed by liquid chromatography (LC). As a result of the analysis, it was confirmed that methanol (CH 3 OH) was produced at the cathode. At this time, the yield of methanol was 6%. When methanol is produced using methane as described above, reactions and overall reactions occurring at the anode and the cathode are as follows.

애노드 반응: H2 → 2H+ + 2e- The anode reaction: H 2 → 2H + + 2e -

캐소드 반응: CH4 + 2H+ + O2 + 2e- → CH3OH + H2OThe cathode reaction: CH 4 + 2H + + O 2 + 2e - → CH 3 OH + H 2 O

총괄반응: H2 + CH4 + O2 → CH3OH + H2O (E0=1.63V) Overall reaction: H 2 + CH 4 + O 2 → CH 3 OH + H 2 O (E 0 = 1.63V)

따라서, 상기 총괄반응에서 얻어지는 기전력(E0)은 1.63V임을 알 수 있다. Therefore, it can be seen that the electromotive force E 0 obtained in the overall reaction is 1.63V.

실시예 8Example 8

(1) 연료전지의 제조(1) Manufacture of fuel cell

하기와 같은 방법으로 저온형 연료전지를 제조하였다. A low temperature fuel cell was manufactured by the following method.

즉, 애노드용 주촉매 및 캐소드용 주촉매로 백금을 사용하였다. 또한 애노드용 조촉매로는 VCl3(Aldrich), MoO3(Aldrich) 및 CaO(Aldrich)를 사용하고, 캐소드용 조촉매로는 MoO3(Aldrich)를 사용하였다.In other words, platinum was used as the anode main catalyst and the cathode main catalyst. In addition, VCl 3 (Aldrich), MoO 3 (Aldrich) and CaO (Aldrich) were used as promoters for the anode, and MoO 3 (Aldrich) was used as the promoter for the cathode.

상기 백금 90중량부, VCl3(Aldrich) 3중량부, MoO3(Aldrich) 3중량부 및 CaO(Aldrich) 4중량부의 혼합물:20 wt% 나피온 이오노머 용액을 90:10의 중량비로 혼합하여 애노드 슬러리를 제조한 후, 스프레이 건을 사용하여 상기 애노드 슬러리를 테프론 판(Dupont)에 10㎛의 두께로 분사하여 애노드 구조체를 제조하였다. A mixture of 90 parts by weight of platinum, 3 parts by weight of VCl 3 (Aldrich), 3 parts by weight of MoO 3 (Aldrich) and 4 parts by weight of CaO (Aldrich): 20 wt% of Nafion ionomer solution was mixed at a weight ratio of 90:10 to the anode. After the slurry was prepared, an anode structure was prepared by spraying the anode slurry on a Teflon plate with a thickness of 10 μm using a spray gun.

또한, 상기 백금 96중량부와 MoO3(Aldrich) 4중량부의 혼합물: 이소프로필 알코올-나피온 이오노머의 혼합용액(이소프로필 알코올 80중량부: 나피온 이오노머 20중량부)을 90:10의 중량비로 혼합하여 캐소드 슬러리를 제조한 후, 스프레이 건을 사용하여 상기 캐소드 슬러리를 별도의 테프론 판에 10㎛의 두께로 분사하여 캐소드 구조체를 제조하였다.In addition, a mixture of 96 parts by weight of platinum and 4 parts by weight of MoO 3 (Aldrich): isopropyl alcohol-nafion ionomer mixed solution (80 parts by weight of isopropyl alcohol: 20 parts by weight of Nafion ionomer) in a weight ratio of 90:10 After mixing to prepare a cathode slurry, the cathode slurry was sprayed onto a separate Teflon plate to a thickness of 10 μm using a spray gun to prepare a cathode structure.

상기 제조된 애노드 구조체와 캐소드 구조체를 각각의 촉매층이 서로 마주 보도록 배치한 다음 그 사이에 나피온(Dupont)를 배치하고 120℃ 및 1,000psi에서 3분 동안 상기 애노드 구조체와 캐소드 구조체를 서로 압착하였다. 이어서, 상기 애노드 구조체와 캐소드 구조체로부터 각 테프론 판을 제거하여 연료전지를 얻었다. The anode structure and the cathode structure prepared above were disposed so that each catalyst layer faced each other, and then Nafion was placed therebetween, and the anode structure and the cathode structure were pressed at 120 ° C. and 1,000 psi for 3 minutes. Subsequently, each Teflon plate was removed from the anode structure and the cathode structure to obtain a fuel cell.

(2) 메탄을 이용한 고부가가치 유기화합물의 제조(2) Preparation of high value added organic compounds using methane

실시예 8의 (1)에서 제조한 연료전지를 사용하고 연료전지의 작동 온도를 50℃로 변경하고 상기 연료전지의 애노드쪽으로 메탄을 60cc/min로 주입하고 캐소드쪽으로 메탄과 산소를 각각 30cc/min 및 45cc/min로 주입한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1의 (5)와 동일한 방법으로 유기화합물을 제조하였다. 이어서, 애노드에서 발생한 배기가스를 가스크로마토그래피(GC)를 사용하여 분석하였다. 아울러, 캐소드에서 생성된 물질의 종류 및 조성을 확인하기 위하여 캐소드에서 유출되는 배기가스를 포집하여 액화시킨 후 액상 물질을 액체크로마토그래피(LC)로 분석하였다.Using the fuel cell prepared in Example 8 (1), the operating temperature of the fuel cell was changed to 50 ° C., injecting methane at 60 cc / min toward the anode of the fuel cell and 30 cc / min respectively at the cathode toward the cathode. And 45 cc / min, except that the organic compound was prepared in the same manner as in Example (5). The exhaust gas generated at the anode was then analyzed using gas chromatography (GC). In addition, in order to confirm the type and composition of the material produced in the cathode, the exhaust gas flowing out of the cathode was collected and liquefied, and then the liquid material was analyzed by liquid chromatography (LC).

상기 분석 결과, 애노드에서는 에틸렌(C2H4)이, 캐소드에서는 메탄올(CH3OH)이 생성되었음을 확인하였다. 이때, 에틸렌과 메탄올의 수율은 각각 5% 및 6%이었다. 이와 같이 메탄을 사용하여 에틸렌과 메탄올을 생산하는 경우, 애노드 및 캐소드에서 일어나는 반응 및 총괄반응은 하기와 같다.As a result of the analysis, it was confirmed that ethylene (C 2 H 4 ) was produced at the anode and methanol (CH 3 OH) was produced at the cathode. At this time, the yields of ethylene and methanol were 5% and 6%, respectively. As such, when methane is used to produce ethylene and methanol, reactions and overall reactions occurring at the anode and the cathode are as follows.

애노드 반응: 2CH4 → C2H4 + 4H+ + 4e- The anode reaction: 2CH 4 → C 2 H 4 + 4H + + 4e -

캐소드 반응: CH4 + 4H+ + 3/2O2 + 4e- → CH3OH + 2H2OThe cathode reaction: CH 4 + 4H + + 3 / 2O 2 + 4e - → CH 3 OH + 2H 2 O

총괄반응: 3CH4 + 3/2O2 → C2H4 + CH3OH + 2H2O (E0=0.39V) Overall reaction: 3CH 4 + 3 / 2O 2 → C 2 H 4 + CH 3 OH + 2H 2 O (E 0 = 0.39V)

따라서, 상기 총괄반응에서 얻어지는 기전력(E0)은 0.39V임을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the electromotive force E 0 obtained in the overall reaction is 0.39V.

실시예 9Example 9

(1) 연료전지의 제조(1) Manufacture of fuel cell

하기와 같은 방법으로 단일셀(single cell) 형태의 연료전지를 제조하였다. A fuel cell of a single cell type was manufactured by the following method.

NiO(Junsei Chemical Co.): 10mol% Gadolinium doped Ceria 분말(GDC, Praxair: 이하, GDC로 약칭함)을 50:50의 중량비로 혼합하고, 상기 혼합분말을 지르코니아 볼을 이용하여 24시간 동안 볼밀링(ball milling)하여 애노드 분말을 제조하였다. NiO (Junsei Chemical Co.): 10 mol% Gadolinium doped Ceria powder (GDC, Praxair: hereinafter, abbreviated as GDC) is mixed in a weight ratio of 50:50, and the mixed powder is ball milled for 24 hours using a zirconia ball The anode powder was prepared by ball milling.

상기 제조된 애노드 분말 100중량부, PVB 25중량부, 디부틸프탈레이트 25중량부, 트리톤-X 6.25중량부, 멸치유 6.25중량부, 톨루엔 140중량부 및 2-프로판올 290중량부를 혼합하여 애노드 슬러리를 제조하였다.The anode slurry was mixed by mixing 100 parts by weight of the prepared anode powder, 25 parts by weight of PVB, 25 parts by weight of dibutyl phthalate, 6.25 parts by weight of triton-X, 6.25 parts by weight of anchovy oil, 140 parts by weight of toluene, and 290 parts by weight of 2-propanol. Prepared.

또한, La2O3 분말(Yakuri Pure Chemicals Co.): SrO 분말(Aldrich Chemical Company): MnO2 분말(Aldrich Chemical Company)을 0.5:0.5:1의 중량비로 혼합한 후 24시간 동안 볼밀링(ball-milling)하고 1,000 ℃에서 5시간 동안 열처리하여 LSM 분말을 제조하였다. Further, La 2 O 3 powder (Yakuri Pure Chemicals Co.): SrO powder (Aldrich Chemical Company): MnO 2 powder (Aldrich Chemical Company) was mixed in a weight ratio of 0.5: 0.5: 1, and then ball milling for 24 hours -milling) and heat-treated at 1,000 ℃ for 5 hours to prepare a LSM powder.

이어서, 상기 제조된 LSM 분말: VCl3(Aldrich chemical Company): MoO3(Aldrich chemical Company)를 90:5:5의 중량비로 혼합한 후 24시간 동안 볼밀링하고 700℃에서 6시간 동안 열처리하여 캐소드 분말을 제조하였다. Subsequently, the prepared LSM powder: VCl 3 (Aldrich chemical Company): MoO 3 (Aldrich chemical Company) was mixed at a weight ratio of 90: 5: 5, followed by ball milling for 24 hours and heat treatment at 700 ° C. for 6 hours. Powder was prepared.

이후, 상기 제조된 캐소드 분말 100중량부, PVB 25중량부, 디부틸프탈레이트 25중량부, 트리톤-X 6.25중량부, 멸치유 6.25중량부, 톨루엔 140중량부 및 2-프로판올 290중량부를 혼합하여 캐소드 슬러리를 제조하였다.Thereafter, the prepared cathode powder 100 parts by weight, PVB 25 parts by weight, dibutyl phthalate 25 parts by weight, triton-X 6.25 parts by weight, anchovy oil 6.25 parts by weight, toluene 140 parts by weight and 2-290 parts by weight of the 2-propanol mixed cathode Slurry was prepared.

이어서, GDC 분말(Praxair Co.)을 펠렛화하여 GDC 전해질 지지체를 제조한 후 1,300℃에서 6시간 동안 열처리하여 GDC 전해질 지지체를 완성하였다. 이후, 상기 제조된 애노드 슬러리와 캐소드 슬러리를 상기 제조된 GDC 전해질 지지체의 일면 및 타면에 각각 스크린 인쇄한 후 1,000℃ 3시간 동안 공소결하여 연료전지를 완성하였다.Subsequently, the GDC powder (Praxair Co.) was pelletized to prepare a GDC electrolyte support, followed by heat treatment at 1,300 ° C. for 6 hours to complete the GDC electrolyte support. Thereafter, the anode slurry and the cathode slurry were screen printed on one side and the other side of the prepared GDC electrolyte support, followed by co-sintering at 1,000 ° C. for 3 hours to complete a fuel cell.

(2) 수소, 메탄 및 에탄을 이용한 고부가가치 유기화합물의 제조(2) Preparation of high value added organic compounds using hydrogen, methane and ethane

실시예 9의 (1)에서 제조한 연료전지를 사용하고, 연료전지의 작동 온도를 450℃로 변경하고 애노드쪽으로 수소를 30 cc/min로 주입하고 캐소드쪽으로 메탄, 에탄 및 산소를 각각 30 cc/min, 30cc/min 및 45 cc/min로 주입하였다. 이어서, 캐소드에서 생성된 물질의 종류 및 조성을 확인하기 위하여 캐소드에서 유출되는 배기가스를 포집하여 액화시킨 후 액상 물질을 액체크로마토그래피(LC)로 분석하였다. 상기 분석 결과, 캐소드에서 프로판올(C3H7OH)이 생성되었음을 확인하였다. 이때, 프로판올의 수율은 3%이었다. 이와 같이 메탄 및 에탄을 사용하여 프로판올을 생산하는 경우, 애노드 및 캐소드에서 일어나는 반응 및 총괄반응은 하기와 같다.Using the fuel cell prepared in Example 9 (1), the operating temperature of the fuel cell was changed to 450 ° C., hydrogen was injected at 30 cc / min toward the anode, and 30 cc / methane, ethane and oxygen were respectively fed to the cathode. injection at min, 30 cc / min and 45 cc / min. Subsequently, in order to confirm the type and composition of the material generated in the cathode, the exhaust gas flowing out of the cathode was collected and liquefied, and then the liquid material was analyzed by liquid chromatography (LC). As a result of the analysis, it was confirmed that propanol (C 3 H 7 OH) was produced at the cathode. At this time, the yield of propanol was 3%. As such, when propanol is produced using methane and ethane, reactions and overall reactions occurring at the anode and the cathode are as follows.

애노드 반응: H2 + O2-→ H2O + 2e- The anode reaction: H 2 + O 2- → H 2 O + 2e -

캐소드 반응: CH4 + C2H6 + 3/2O2 + 2e- → C3H7OH + H2O + O2- The cathode reaction: CH 4 + C 2 H 6 + 3 / 2O 2 + 2e - → C 3 H 7 OH + H 2 O + O 2-

총괄반응: H2 + CH4 + C2H6 + 3/2O2 → C3H7OH + 2H2O (E0=1.98 V) Overall reaction: H 2 + CH 4 + C 2 H 6 + 3 / 2O 2 → C 3 H 7 OH + 2H 2 O (E 0 = 1.98 V)

따라서, 상기 총괄반응에서 얻어지는 기전력(E0)은 1.98V임을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the electromotive force E 0 obtained in the overall reaction is 1.98V.

실시예 10Example 10

(1) 연료전지의 제조(1) Manufacture of fuel cell

하기와 같은 방법으로 저온형 연료전지를 제조하였다. A low temperature fuel cell was manufactured by the following method.

즉, 애노드용 촉매 및 캐소드용 주촉매로 백금을 사용하였다. 또한 캐소드용 조촉매로는 VCl3(Aldrich), MoO3(Aldrich) 및 CaO(Aldrich)를 사용하였다.In other words, platinum was used as the catalyst for the anode and the main catalyst for the cathode. In addition, VCl 3 (Aldrich), MoO 3 (Aldrich) and CaO (Aldrich) were used as promoters for the cathode.

상기 백금 100중량부:이소프로필알코올(Aldrich)을 90:10의 중량비로 혼합하여 애노드 슬러리를 제조한 후, 스프레이 건을 사용하여 상기 애노드 슬러리를 테프론 판(Dupont)에 10㎛의 두께로 분사하여 애노드 구조체를 제조하였다.  100 parts by weight of platinum: isopropyl alcohol (Aldrich) by mixing in a weight ratio of 90:10 to prepare an anode slurry, using a spray gun to spray the anode slurry on a Teflon plate (Dupont) to a thickness of 10㎛ The anode structure was prepared.

또한, 상기 백금 90중량부, VCl3(Aldrich) 3중량부, MoO3(Aldrich) 3중량부 및 CaO(Aldrich) 4중량부의 혼합물: 이소프로필알코올을 90:10의 중량비로 혼합하여 캐소드 슬러리를 제조한 후, 스프레이 건을 사용하여 상기 캐소드 슬러리를 별도의 테프론 판에 10㎛의 두께로 분사하여 캐소드 구조체를 제조하였다. In addition, a mixture of 90 parts by weight of platinum, 3 parts by weight of VCl 3 (Aldrich), 3 parts by weight of MoO 3 (Aldrich) and 4 parts by weight of CaO (Aldrich): isopropyl alcohol was mixed at a weight ratio of 90:10 to form a cathode slurry. After the preparation, the cathode slurry was sprayed to a separate Teflon plate with a thickness of 10 μm using a spray gun to prepare a cathode structure.

상기 제조된 애노드 구조체와 캐소드 구조체를 각각의 촉매층이 서로 마주 보도록 배치한 다음 그 사이에 CsHSO4(Soekawa Chemicals)를 배치하고 120℃ 및 1,000psi에서 3분 동안 상기 애노드 구조체와 캐소드 구조체를 서로 압착하였다. 이어서, 상기 애노드 구조체와 캐소드 구조체로부터 각 테프론 판을 제거하여 연료전지를 얻었다.The prepared anode structure and the cathode structure were disposed so that each catalyst layer faced each other, and then, CsHSO 4 (Soekawa Chemicals) was disposed therebetween, and the anode structure and the cathode structure were pressed together at 120 ° C. and 1,000 psi for 3 minutes. . Subsequently, each Teflon plate was removed from the anode structure and the cathode structure to obtain a fuel cell.

(2) 수소, 메탄 및 에탄을 이용한 고부가가치 유기화합물의 제조(2) Preparation of high value added organic compounds using hydrogen, methane and ethane

실시예 10의 (1)에서 제조한 연료전지를 사용하고, 연료전지의 작동 온도를 250℃로 변경하고 애노드쪽으로 수소를 30 cc/min로 주입하고 캐소드쪽으로 메탄, 에탄 및 산소를 각각 30 cc/min, 20cc/min 및 40 cc/min로 주입하였다. 이어서, 캐소드에서 생성된 물질의 종류 및 조성을 확인하기 위하여 캐소드에서 유출되는 배기가스를 포집하여 액화시킨 후 액상 물질을 액체크로마토그래피(LC)로 분석하였다. 상기 분석 결과, 캐소드에서 메탄올(CH3OH)과 에탄올(C2H5OH)이 생성되었음을 확인하였다. 이때, 메탄올과 에탄올의 수율은 각각 4% 및 3%이었다. 이와 같이 메탄 및 에탄을 사용하여 메탄올 및 에탄올을 생산하는 경우, 애노드 및 캐소드에서 일어나는 반응 및 총괄반응은 하기와 같다.Using the fuel cell prepared in Example 10 (1), the operating temperature of the fuel cell was changed to 250 ° C., hydrogen was injected at 30 cc / min toward the anode, and 30 cc / methane, ethane and oxygen were respectively fed to the cathode. injection at min, 20 cc / min and 40 cc / min. Subsequently, in order to confirm the type and composition of the material generated in the cathode, the exhaust gas flowing out of the cathode was collected and liquefied, and then the liquid material was analyzed by liquid chromatography (LC). As a result of the analysis, it was confirmed that methanol (CH 3 OH) and ethanol (C 2 H 5 OH) were produced at the cathode. At this time, the yields of methanol and ethanol were 4% and 3%, respectively. As such, when methanol and ethanol are produced using methane and ethane, reactions and overall reactions occurring at the anode and the cathode are as follows.

애노드 반응: H2 → 2H+ + 2e- The anode reaction: H 2 → 2H + + 2e -

캐소드 반응: 2H+ + CH4 + C2H6 + 3/2O2 + 2e- → CH3OH + C2H5OH +H2OThe cathode reaction: 2H + + CH 4 + C 2 H 6 + 3 / 2O 2 + 2e - → CH 3 OH + C 2 H 5 OH + H 2 O

총괄반응: H2 + CH4 + C2H6 + 3/2O2 → CH3OH + C2H5OH + 2H2O (E0=2.34 V) Overall reaction: H 2 + CH 4 + C 2 H 6 + 3 / 2O 2 → CH 3 OH + C 2 H 5 OH + 2H 2 O (E 0 = 2.34 V)

따라서, 상기 총괄반응에서 얻어지는 기전력(E0)은 2.34V임을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the electromotive force E 0 obtained in the overall reaction is 2.34V.

평가예Evaluation example

(고부가가치 유기화합물의 수율)Yield of high value added organic compounds

상기 실시예 1~10에서 사용한 연료, 및 생산된 고부가가치 유기화합물의 종류 및 수율을 하기 표 1에 정리하였다.The types and yields of the fuel used in Examples 1 to 10, and the high value added organic compounds produced are summarized in Table 1 below.

(연료전지의 성능)(Performance of fuel cell)

상기 실시예 1~10에서 사용한 연료전지의 성능을 하기 표 1에 정리하여 나타내었다.The performance of the fuel cell used in Examples 1 to 10 are summarized in Table 1 below.

Figure 112009023843339-pat00001
Figure 112009023843339-pat00001

전술한 본 발명의 일 구현예에 따른 전기 및 고부가가치 유기화합물의 동시 생산 연료전지는, 생산된 전기의 가격과 고부가가치 유기화합물의 가격을 비교할 경우, 전기만을 생산하는 종래의 연료전지에 비해 높은 경제적 효과를 얻을 수 있다. 즉, 현재 한국의 일반 전력 사용료는 60.90원/kWh 이다. kWh는 1000A×1V×1h의 전력량으로 이러한 전력량을 얻는데 필요한 전자는 시간당 1000몰이다. 따라서, 메탄을 연료로 사용하는 연료전지에서 발생되는 전기가 1kWh이면, 상기 연료전지에서는 1시간 동안 1000몰의 전자가 생성된다는 것을 의미한다. 만약, 메탄을 연료로 사용하여 전기와 메탄올을 동시에 생산하고, 이 경우 전기 발생량이 50%로 감소한다고 가정하면, 생산되는 전기는 500Wh가 되며, 생산되는 메탄올의 양은 250몰이 된다(하기 반응식 참조).Simultaneously producing a fuel cell of electricity and a high value-added organic compound according to an embodiment of the present invention, when comparing the price of the produced electricity and the price of the high value-added organic compound, compared with the conventional fuel cell that produces only electricity Economic effect can be obtained. In other words, the current electricity bill in Korea is 60.90 won / kWh. The kWh is 1000A x 1V x 1h, and the electrons needed to get this power are 1000 moles per hour. Therefore, if the electricity generated in the fuel cell using methane as 1 kWh, it means that 1000 mol of electrons are generated in the fuel cell for 1 hour. If methane is used as a fuel to produce electricity and methanol at the same time, in which case the amount of electricity generated is reduced to 50%, the electricity produced is 500 Wh and the amount of methanol produced is 250 moles (see Scheme below). .

CH4 + O2 - → CH3OH + 2e- CH 4 + O 2 - → CH 3 OH + 2e -

현재 판매되고 있는 메탄올의 가격은 톤당 500,000원이므로, 결국 몰당 가격은 16원이 된다. 따라서, 메탄올 250몰의 가격은 4000원이 된다. 감소한 전력량이 500Wh로서, 가격으로는 30.45원이므로, 전력량이 감소하더라도 고부가가치 유기화합물을 얻어 전체적으로는 130배 이상의 이득을 얻게 된다. 마찬가지로, 메탄올 보다 더욱 고가인 포름알데히드, 에틸렌 및 에탄올 등을 생산하게 되면, 훨씬 높은 경제적 이득을 얻을 수 있다. 각 고부가가치 유기화합물의 전기 1몰당 생산량 및 전기만을 생산한 경우 대비 경제적 이득 증가를 하기 표 2에 나타내었다. The price of methanol currently on sale is 500,000 won per ton, so the price per mole is 16 won. Therefore, the price of 250 moles of methanol is 4000 won. Since the reduced amount of power is 500 Wh and the price is 30.45 won, even if the amount of power is reduced, a high value-added organic compound is obtained, and the overall gain is more than 130 times. Similarly, the production of formaldehyde, ethylene and ethanol, which are more expensive than methanol, can yield much higher economic benefits. Table 2 shows the increase in economic gains compared to the production of electricity per mole of each high value-added organic compound and the production of electricity only.

Figure 112009023843339-pat00002
Figure 112009023843339-pat00002

상기 표 2를 참조하면, 각 경우에 대해 전기만을 생산한 경우에 비해 최소 130배에서부터 163배 이상의 경제적 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다. Referring to Table 2, it can be seen that the economic effect of at least 130 times to 163 times as compared to the case of producing only electricity for each case.

이상에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다. Although the preferred embodiment according to the present invention has been described above with reference to the drawings, this is merely illustrative, and those skilled in the art can understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. There will be. Therefore, the protection scope of the present invention should be defined by the appended claims.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 연료전지를 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a view schematically showing a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

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

100: 연료전지 110: 애노드100: fuel cell 110: anode

120: 캐소드 130: 전해질막120: cathode 130: electrolyte membrane

Claims (29)

삭제delete 애노드, 전해질막 및 캐소드를 구비하는 연료전지의 애노드에 1종 이상의 제1 연료를 주입하고 상기 캐소드에 산화제와 함께 1종 이상의 제2 연료를 주입하여 상기 캐소드에서 상기 제2 연료를 부분산화시켜 제2 유기화합물을 생성하는 단계를 포함하는 전기 및 유기화합물의 동시 제조방법.Injecting at least one first fuel into an anode of a fuel cell having an anode, an electrolyte membrane and a cathode, and injecting at least one second fuel together with an oxidant to the cathode to partially oxidize the second fuel at the cathode Simultaneous preparation method of the electrical and organic compound comprising the step of producing an organic compound. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 제2 연료의 부분산화는 상기 캐소드에 주입된 1종 이상의 제2 연료가 상기 애노드에서 생성되어 상기 전해질막을 통해 상기 캐소드로 전달된 이온 및 상기 캐소드에 주입된 산화제와 반응함에 의해 이루어지는 전기 및 유기화합물의 동시 제조방법. Partial oxidation of the second fuel is both electrical and organic, wherein one or more second fuels injected into the cathode are produced by the anode and reacted with ions delivered to the cathode through the electrolyte membrane and the oxidant injected into the cathode. Simultaneous preparation of compounds. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 제2 연료와 반응하는 이온은 수소이온인 전기 및 유기화합물의 동시 제조방법. Simultaneously manufacturing the electric and organic compounds ions reacting with the second fuel is hydrogen ions. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 제2 연료의 부분산화는 상기 캐소드에 주입된 1종 이상의 연료가 상기 캐소드에서 서로 반응함에 의해 이루어지는 전기 및 유기화합물의 동시 제조방법. The partial oxidation of the second fuel is a method for producing electric and organic compounds simultaneously by at least one fuel injected into the cathode reacts with each other at the cathode. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 제2 연료의 부분산화는 상기 캐소드에 주입된 1종 이상의 연료 및 상기 캐소드에 주입된 산화제가 상기 캐소드에서 서로 반응함에 의해 이루어지는 전기 및 유기화합물의 동시 제조방법. The partial oxidation of the second fuel is a method for producing electrical and organic compounds simultaneously by the reaction of the at least one fuel injected into the cathode and the oxidant injected into the cathode with each other at the cathode. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 애노드에서 상기 제1 연료를 부분산화시켜 제3 유기화합물을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 전기 및 유기화합물의 동시 제조방법.And partially oxidizing the first fuel at the anode to produce a third organic compound. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제1 연료의 부분산화는 상기 애노드에 주입된 1종 이상의 제1 연료가 상기 캐소드에서 생성되어 상기 전해질막을 통해 상기 애노드로 전달된 이온과 반응함에 의해 이루어지는 전기 및 유기화합물의 동시 제조방법. Partial oxidation of the first fuel is a method of producing an electrical and organic compound at the same time by reacting with the ions generated in the cathode at least one first fuel injected into the anode and delivered to the anode through the electrolyte membrane. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제1 연료와 반응하는 이온은 산소이온인 전기 및 유기화합물의 동시 제조방법. Simultaneously manufacturing the electrical and organic compounds ions reacting with the first fuel is oxygen ions. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제1 연료의 부분산화는 상기 애노드에 주입된 1종 이상의 연료가 상기 애노드에서 서로 반응함에 의해 이루어지는 전기 및 유기화합물의 동시 제조방법. Partial oxidation of the first fuel is a method for producing electricity and organic compounds simultaneously by the reaction of one or more fuels injected into the anode with each other at the anode. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 애노드 및 상기 캐소드 중 적어도 하나의 전극에서 수소화반응, 염소화반응, 브롬화반응, 불화반응, 요오드화반응 및 술폰화반응 중 적어도 하나의 반응이 추가로 일어나는 전기 및 유기화합물의 동시 제조방법.And at least one of a hydrogenation reaction, a chlorination reaction, a bromination reaction, a fluorination reaction, an iodide reaction, and a sulfonation reaction at the at least one electrode of the anode and the cathode. 제2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 애노드 및 상기 캐소드 중 적어도 하나의 전극은 산촉매를 포함하고, 상기 전극들 중 적어도 하나의 전극에서 hydration 반응, oxymercuration-demercuration 반응 및 hydroboration-oxidation 반응 중 적어도 하나의 반응이 추가로 일어나는 전기 및 유기화합물의 동시 제조방법. At least one of the anode and the cathode comprises an acid catalyst and at least one of the electrodes is an electrical and organic compound in which at least one of a hydration reaction, an oxymercuration-demercuration reaction, and a hydroboration-oxidation reaction further occurs Simultaneous preparation method. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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