KR102326318B1 - 망간 산화물 촉매, 망간 산화물 촉매를 포함하는 전기화학 시스템, 및 망간 산화물 촉매의 제조방법 - Google Patents

망간 산화물 촉매, 망간 산화물 촉매를 포함하는 전기화학 시스템, 및 망간 산화물 촉매의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102326318B1
KR102326318B1 KR1020190154650A KR20190154650A KR102326318B1 KR 102326318 B1 KR102326318 B1 KR 102326318B1 KR 1020190154650 A KR1020190154650 A KR 1020190154650A KR 20190154650 A KR20190154650 A KR 20190154650A KR 102326318 B1 KR102326318 B1 KR 102326318B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
manganese oxide
nanoparticles
oxide catalyst
dissimilar metal
oxygen evolution
Prior art date
Application number
KR1020190154650A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210066085A (ko
Inventor
남기태
이윤호
서홍민
Original Assignee
서울대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020190154650A priority Critical patent/KR102326318B1/ko
Publication of KR20210066085A publication Critical patent/KR20210066085A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102326318B1 publication Critical patent/KR102326318B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/32—Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/34—Manganese
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/091—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
    • C25B11/093—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds at least one noble metal or noble metal oxide and at least one non-noble metal oxide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8647—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites
    • H01M4/8657—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites layered
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/9016—Oxides, hydroxides or oxygenated metallic salts
    • H01M4/9025—Oxides specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • H01M4/921—Alloys or mixtures with metallic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/186—Regeneration by electrochemical means by electrolytic decomposition of the electrolytic solution or the formed water product
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 망간 산화물 촉매는, 망간 산화물인 나노 입자, 및 상기 나노 입자의 표면에 위치하며 망간과 다른 금속을 포함하는 이종금속 입자들을 포함하고, 상기 나노 입자는 Mn3O4로부터 변형된(distorted) 결정 구조를 갖는다.

Description

망간 산화물 촉매, 망간 산화물 촉매를 포함하는 전기화학 시스템, 및 망간 산화물 촉매의 제조방법{MANGANESE OXIDE CATALYSTS, ELECTROCHEMICAL SYSTEM INCLUDING MANGANESE OXIDE CATALYSTS, AND METHOD OF PREPARING MANGANESE OXIDE CATALYSTS}
본 발명은 망간 산화물 촉매, 망간 산화물 촉매를 포함하는 전기화학 시스템, 및 망간 산화물 촉매의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 산소 발생 반응 또는 산소 환원 반응에 사용되는 망간 산화물 촉매, 이를 포함하는 전기화학 시스템, 및 망간 산화물 촉매의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 탄소 기반 에너지의 고갈 및 연료 가스 배출로 인한 환경 문제를 해결하기 위한 대책으로, 물 분해에 의해 수소 및 산소를 생산하여 에너지를 저장하거나 연료전지를 통해 에너지를 얻는 방식에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이러한 방식들에서는 전기화학반응이 이용되며, 물 분해 시의 산소 발생 반응은 수소 발생 반응에 비하여 높은 과전압을 보이고 있어, 과전압 감소를 위한 전기화학 촉매가 요구된다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 활성도가 향상된 망간 산화물 촉매, 망간 산화물 촉매를 포함하는 전기화학 시스템, 및 망간 산화물 촉매의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 망간 산화물 촉매는, 망간 산화물인 나노 입자, 및 상기 나노 입자의 표면에 위치하며 망간과 다른 금속을 포함하는 이종금속 입자들을 포함하고, 상기 나노 입자는 Mn3O4로부터 변형된(distorted) 결정 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전기화학 시스템은, 전해질 용액을 포함하는 반응기, 상기 전해질 용액에 적어도 일부가 침지된 제1 및 제2 전극, 상기 제1 전극의 표면에 코팅되며, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 망간 산화물 촉매를 포함하는 촉매층, 및 상기 제1 전극으로부터 산소 발생 반응이 일어나도록 상기 제1 및 제2 전극에 전기적 신호를 인가하는 전원부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 Mn3O4 조성의 나노 입자를 준비하는 단계, 상기 나노 입자의 표면을 친수성 리간드로 치환하는 단계, 및 상기 나노 입자를 이종금속 원소가 용해된 친수성 용매에 분산시켜, 상기 나노 입자의 표면에 이종금속 입자가 흡착된 나노 클러스터를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
결정 구조를 제어함으로써, 향상된 촉매 특성을 갖는 망간 산화물 촉매, 망간 산화물 촉매를 포함하는 전기화학 시스템, 및 망간 산화물 촉매의 제조방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 망간 산화물 나노 입자의 전자 현미경 사진들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 망간 산화물 나노 입자가 코팅된 도전성 지지체의 전자 현미경 사진들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 망간 산화물 촉매의 전자 현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 망간 산화물 촉매의 X선 회절 분석(X-Ray Diffraction, XRD) 결과를 도시하는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 망간 산화물 촉매의 X-선 흡수 경계 주위 분광법(X-ray Absorption Near-Edge Structure, XANES)에 의한 분석 결과를 도시하는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 망간 산화물 촉매를 포함하는 물 분해 시스템의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 발생 촉매를 포함하는 연료전지 시스템의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 망간 산화물 촉매의 촉매 특성을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 다음과 같이 설명한다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형되거나 여러 가지 실시예가 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시예는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
망간 산화물 촉매의 제조방법; 제1 실시예
망간 산화물 촉매의 제조방법은, 망간 산화물 나노 입자를 준비하는 단계(S110), 상기 나노 입자의 표면을 친수성 리간드로 치환하는 단계(S120), 상기 나노 입자를 이종금속 원소가 용해된 친수성 용매에 분산시켜 상기 나노 입자의 표면에 이종금속 입자가 흡착된 나노 클러스터를 형성하는 단계(S130), 도전성 지지체 상에 상기 나노 클러스터를 코팅하는 단계(S140), 및 열처리 공정에 의해 상기 나노 클러스터 상의 상기 리간드를 제거하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.
먼저, 망간 산화물 나노 입자를 준비하는 단계(S110)는, 망간 이온 공급물질과 지방산 계면활성제를 포함하는 제1 용액을 제조하는 단계(S111), 알코올 계면활성제를 포함하는 제2 용액을 제조하는 단계(S112), 상기 제1 및 제2 용액을 각각 소정 온도에서 숙성시키는 단계(S113), 상기 제2 용액을 상기 제1 용액에 투입하여 망간 산화물 나노 입자를 형성하는 단계(S114), 및 상기 망간 산화물 나노 입자를 소정 온도에서 숙성시키는 단계(S115)를 포함할 수 있다.
상기 제1 용액을 제조하는 단계(S111)에서, 상기 지방산 계면활성제는 망간 이온 공급물질의 용해를 돕고, 후속에서 형성되는 망간 산화물 나노 입자의 분산에 이용될 수 있다. 상기 지방산 계면활성제는 예를 들어, 미리스트산(myristic acid), 스테아르산(stearic acid), 올레산(oleic acid) 등 일 수 있으며, 농도가 0.1 M 내지 0.5 M인 용액 상태일 수 있다. 상기 망간 이온 공급물질은, 예를 들어 망간 아세테이트일 수 있다. 상기 제1 용액은 양이온 용액일 수 있으며, 양이온의 농도는 0.5 mM 내지 2 mM일 수 있다.
상기 제2 용액을 제조하는 단계(S112)에서, 상기 알코올 계면활성제는 예를 들어, 데카놀(decanol), 미리스틸알코올(myristyl alcohol), 스테아릴알코올(stearyl alcohol) 등 일 수 있으며, 유기 용매에 혼합되어 상기 제2 용액이 제조될 수 있다. 상기 알코올 계면 활성제는 핵 생성 및 성장에 관여할 수 있다. 상기 유기 용매는 예를 들어, 옥타데켄(octadecene) 또는 헥사데실아민(hexadecylamine) 일 수 있다.
상기 제1 및 제2 용액을 각각 소정 온도에서 숙성시키는 단계(S113)는, 각각 250 ℃ 내지 300 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 숙성 시간은 예를 들어, 각각 1 시간 내외일 수 있다.
상기 망간 산화물 나노 입자를 형성하는 단계(S114)에서, 고열 주입법(hot injection) 및 열분해에 의해 망간 산화물 나노 입자가 형성될 수 있다. 본 단계는 250 ℃ 내지 300 ℃의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 망간 산화물 나노 입자를 숙성시키는 단계(S115)는, 상기 제2 용액의 투입 후 1 분 내지 24 시간의 시간으로 수행될 수 있으며, 숙성 시간의 조절을 통해 제조되는 망간 산화물 나노 입자의 크기가 제어될 수 있다. 실시예에 따라, 상기 망간 산화물 나노 입자의 크기는 상기 망간 이온 공급물질과 상기 지방산 계면활성제의 비율에 따라 결정될 수도 있으며, 상기 비율은 예를 들어, 1:2 내지 1:6의 범위일 수 있다. 상기 지방산 계면활성제의 비율이 낮을수록, 상기 망간 산화물 나노 입자의 크기는 작아질 수 있다.
다만, 실시예들에서, 상기 망간 산화물 나노 입자를 준비하는 단계(S110)의 구체적인 방법들은 다양하게 변경될 수 있다.
상기 나노 입자의 표면을 친수성 리간드로 치환하는 단계(S120)에서는, 예를 들어, BF4-와 같은 친수성 리간드를 이용하여 상기 나노 입자의 표면을 치환할 수 있다.
상기 나노 클러스터를 형성하는 단계(S130)는, 친수성 리간드로 표면이 치환된 상기 나노 입자를 이종금속 원소가 이온 형태로 용해된 친수성 용매에 분산시키는 단계 및 상기 친수성 용매에서 상기 나노 입자를 소정 시간 동안 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 친수성 용매는, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 및 프로판올과 같은 알코올 용매일 수 있으며, 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 코발트(Co), 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 크롬(Cr), 금(Au), 백금(Pt), 및 팔라듐(Pd) 중 적어도 하나의 양이온을 포함할 수 있다. 본 단계는 100 ℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 본 단계에 의해, 상기 나노 입자의 표면에 0.5 nm 내지 3 nm 범위의 지름을 갖는 이종금속 입자가 흡착되어, 상기 나노 클러스터를 형성할 수 있다.
상기 나노 클러스터는 본 발명의 실시예의 망간 산화물 촉매에 해당할 수 있다. 따라서, 이후의 단계들은 상기 나노 클러스터들을 포함하는 촉매층을 형성하는 단계들에 해당할 수 있다.
상기 도전성 지지체 상에 상기 나노 클러스터를 코팅하는 단계(S140)는, 상기 나노 클러스터는 촉매로 이용하기 위하여 촉매층으로 제조하는 단계일 수 있다. 상기 도전성 지지체는, 니켈 폼(Nickel foam)을 포함한 금(Au) 또는 티타늄(Ti) 등의 금속 기판, 카본 페이퍼(carbon paper) 및 글래시 카본(glassy carbon) 등의 도전성 탄소 기판, FTO(Fluorine-doped Tin Oxide) 기판, 또는 ITO (Indium-doped Tin Oxide) 기판을 포함할 수 있다. 상기 나노 클러스터는 스핀(spin) 코팅 또는 드랍(drop) 코팅에 의해 상기 도전성 지지체 상에 코팅될 수 있다. 상기 나노 클러스터는, 예를 들어, 약 50 nm 내지 약 1 ㎛의 두께로 상기 도전성 지지체 상에 코팅될 수 있다.
상기 리간드를 제거하는 단계(S150)는, 상기 도전성 지지체 상의 상기 나노 클러스터를 열처리하여, 상기 나노 입자 표면의 유기 리간드를 제거하는 단계일 수 있다. 열처리 온도는 약 200 ℃ 내지 약 300 ℃의 범위일 수 있으며, 열처리 시간은 1시간 이상일 수 있다. 본 단계에 의해, 상기 도전성 지지체 상에 상기 나노 클러스터들을 포함하는 촉매층이 형성될 수 있다.
망간 산화물 촉매의 제조방법; 제2 실시예
망간 산화물 촉매의 제조방법은, 망간 산화물 나노 입자를 준비하는 단계(S110), 상기 나노 입자를 도전성 지지체 상에 코팅하는 단계(S160), 상기 나노 입자가 코팅된 상기 도전성 지지체를 이종금속 원소가 용해된 용매에 침지하여 나노 클러스터를 형성하는 단계(S170), 및 열처리 공정에 의해 상기 나노 클러스터 상의 상기 리간드를 제거하는 단계(S180)를 포함할 수 있다.
상기 망간 산화물 나노 입자를 준비하는 단계(S110)는, 상기 제1 실시예에서의 설명이 동일하게 적용될 수 있다.
상기 나노 입자를 도전성 지지체 상에 코팅하는 단계(S160)는, 상기 제1 실시예의 도전성 지지체 상에 나노 클러스터를 코팅하는 단계(S130)에서와 유사하게 수행될 수 있다. 다만, 본 실시예에서는, 도전성 지지체 상에, 나노 클러스터가 아닌 나노 입자를 코팅하는 점에서 차이가 있다.
상기 나노 클러스터를 형성하는 단계(S170)는, 이종금속 원소가 이온 형태로 용해된 친수성 용매에 상기 나노 입자가 코팅된 상기 도전성 지지체를 침지하여, 상기 나노 입자의 표면에 이종금속 입자를 형성시키는 단계일 수 있다. 상기 친수성 용매는 상기 제1 실시예에서의 설명이 동일하게 적용될 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 제1 실시예에서와 달리, 나노 입자를 도전성 지지체 상에 코팅한 후, 나노 입자에 이종금속 원소를 도입하는 방법을 이용한다.
상기 리간드를 제거하는 단계(S180)는, 상기 제1 실시예의 도전성 지지체 상의 나노 클러스터를 열처리하여 리간드를 제거하는 단계(S150)에서와 유사하게 열처리 공정이 수행될 수 있다. 본 단계에 의해, 상기 도전성 지지체 상에 상기 나노 클러스터들을 포함하는 촉매층이 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 실시예들에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 망간 산화물 촉매의 제조방법은, 나노 입자의 합성 단계에서 이종금속 원소를 함께 투입하여 합성하지 않고, 나노 입자를 먼저 합성한 후 이종금속 원소를 침지에 의해 나노 입자의 표면에 도입하는 방법을 사용한다.
망간 산화물 촉매의 구조 분석
도 1 내지 도 3에서는, 투과 전자 현미경(Transmission Electron Microscope, TEM)에 의해 분석된 사진들을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 망간 산화물 나노 입자의 전자 현미경 사진들이다.
도 1을 참조하면, 망간 산화물 나노 입자는 상기 제1 및 제2 실시예에서 설명한 망간 산화물 나노 입자를 준비하는 단계(S110)에 따라 준비된 나노 입자일 수 있다. 도 1의 (a) 내지 (d)는 서로 다른 지름을 갖는 나노 입자들을 도시하며, 각각 지름이 4 nm, 10 nm, 15 nm, 및 20 nm인 경우를 나타낸다.
망간 산화물 나노 입자는 Mn3O4의 조성을 가질 수 있으며, 상기와 같이, 약 4 nm 내지 약 20 nm 범위의 지름을 가질 수 있다. 도 1의 사진들과 같이, 망간 산화물 나노 입자는 실질적으로 균일한 지름을 갖도록 제조되어 준비될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 망간 산화물 나노 입자가 코팅된 도전성 지지체의 전자 현미경 사진들이다.
도 2를 참조하면, 상기 제2 실시예의 나노 입자를 도전성 지지체 상에 코팅하는 단계(S160)에 따라 제조된 도전성 지지체가 도시된다. 도 2의 (a)는 평면 촬영된(plan-view) 사진을 나타내고, 도 2의 (b)내지 (c)는 서로 다른 두께(T)로 나노 입자들을 코팅한 경우의 단면 사진을 나타내며, 각각 두께가 50 nm, 300 nm, 및 500 nm인 경우를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 망간 산화물 촉매의 전자 현미경 사진이다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 실시예의 나노 입자 표면에 이종금속 입자가 흡착된 나노 클러스터를 형성하는 단계(S130)에 의해 제조된 나노 클러스터가 도시된다. 본 실시예에서, 이종금속으로는 이리듐(Ir)이 사용되었으며, 나노 클러스터는 Ir-Mn3O4이다.
망간 산화물 촉매에 해당하는 나노 클러스터(100)는, 나노 입자(110) 및 나노 입자(110)의 표면에 위치하며 도 3에서 상대적으로 짙은 색으로 나타나는 이종금속 입자들(120)을 포함한다. 나노 입자(110) 및 이종금속 입자들(120)은 각각 구형의 형상을 가질 수 있다. 나노 입자(110)는 약 4 nm 내지 약 20 nm 범위의 지름을 갖고, 이종금속 입자들(120)은 각각 약 0.5 nm 내지 약 3 nm 범위의 지름을 갖는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 망간 산화물 촉매의 X선 회절 분석(X-Ray Diffraction, XRD) 결과를 도시하는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 실시예의 S110 단계에 따라 제조된 망간 산화물(Mn3O4) 나노 입자 및 실시예들에 따라 제조된 이종금속 입자를 포함하는 망간 산화물(Ir-Mn3O4) 나노 클러스터의 결정 구조 분석 결과가 나타난다. 즉, 상기 망간 산화물 나노 입자의 경우, 이종금속 원소가 도입되지 않은 상태를 의미한다.
XRD 분석에 의하면, 망간 산화물 나노 입자의 경우, 스피넬(spinel) 구조인 Mn3O4의 하우스먼나이트(Hausmannite) 결정 구조를 가짐을 알 수 있다. 구체적으로, Mn3O4의 (101)면, (103)면, (211)면, (105)면, (224)면, 및 (400)면의 신호가 각각 18.00°, 32.32°, 36.09°, 50.71°, 59.84°, 및 64.65°에서 나타난다.
이에 비하여, 나노 클러스터에서의 망간 산화물 나노 입자는, 뒤틀린(distorted) 하우스먼나이트(Hausmannite) 구조를 나타낸다. 구체적으로, XRD 분석 결과에서, (103)면, (105)면, 및 (224)면의 피크의 위치가, 각도가 작아지는 방향으로 이동된 위치인 28.52°, 48.00°, 및 59.02°에서 각각 나타난다. 또한, (211)면 및 (400)면의 피크의 위치가, 각도가 커지는 방향으로 이동된 위치인 36.64° 및 66.09°에서 각각 나타난다.
결정 구조 분석 소프트웨어를 이용하여 분석한 결과, 나노 클러스터에서의 망간 산화물 나노 입자의 경우, 결정 구조의 단위 격자 파라미터(unit cell parameter)가, 하우스먼나이트 구조에서의 a=b= 5.76 Å 및 c=9.47 Å로부터, a 및 b가 감소하고, c가 증가된 구조를 가졌다. 예를 들어, a 및 b는 약 - 5 % 내지 - 1 %의 범위로 변경되고, c는 + 3 % 내지 + 9 %의 범위로 뒤틀린 구조를 갖는 것으로 분석되었다. 예를 들어, a 및 b는 약 5.37 Å 내지 약 5.70 Å의 범위를 갖고, c는 약 9.75 Å 내지 약 10.32 Å의 범위를 갖는 것으로 분석되었다. 이와 같이, 이종금속 원소가 도입된 나노 클러스터의 경우, 망간 산화물 나노 입자가 뒤틀린 하우스먼나이트(Hausmannite) 구조를 갖는 것으로 확인되었다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 망간 산화물 촉매의 X-선 흡수 경계 주위 분광법(X-ray Absorption Near-Edge Structure, XANES)에 의한 분석 결과를 도시하는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 도 4에서와 유사하게, 실시예의 S110 단계에 따라 제조된 망간 산화물(Mn3O4) 나노 입자 및 실시예들에 따라 제조된 이종금속 입자를 포함하는 망간 산화물(Ir-Mn3O4) 나노 클러스터에 대한 분석 결과가 나타난다. 즉, 상기 망간 산화물 나노 입자의 경우, 이종금속 원소가 도입되지 않은 상태를 의미한다.
망간 산화물 나노 입자에 비하여, 나노 클러스터의 경우 그래프가 고에너지 방향으로 쉬프트되었으며, 이동 폭, 즉 에너지 증가량은 약 0.1 eV 내지 약 5 eV의 범위에 해당한다. 이러한 결과로부터, 나노 클러스터의 경우 하나의 전자를 떼어내는 데에 필요한 에너지가 상대적으로 큰 것을 의미하며, 이는 산화 상태(oxidation state)가 높은 것으로 해석될 수 있다. 분석에 따르면, 나노 클러스터의 경우 망간 산화물 나노 입자에 비하여 산화수가 약 0.1 내지 약 1.0 정도 증가한 것으로 해석할 수 있다. 이에 따라, 나노 클러스터에서, 망간의 평균 산화수는 약 2.7 내지 약 3.9의 범위인 것으로 해석되며, 평균 산화수는 망간 산화물의 표면에 위치하는 이종금속 입자들의 양으로 조절 가능하였다.
본 발명의 나노 클러스터에서의 망간 산화물 나노 입자는, 망간 산화물(Mn3O4) 나노 입자에 비하여 뒤틀린 구조를 가짐으로써, 이와 같이 높은 평균 산화수를 가질 수 있다. 특히, 나노 클러스터는 산화수가 상대적으로 높은 상(phase), 예를 들어, 4가의 망간을 포함하는 MnO2의 상을 포함하는 것으로 해석될 수 있다. 또는 실시예들에 따라, 나노 클러스터는 망간 산화물(Mn3O4)의 조성으로부터 2가의 망간 및 3가의 망간의 비율이 변경되어, 높은 평균 산화수를 가질 수도 있을 것이다.
망간 산화물 촉매를 포함하는 전기화학 시스템
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 망간 산화물 촉매를 포함하는 물 분해 시스템의 개략도이다.
도 6을 참조하면, 물 분해 시스템(200)은, 전해조(210), 버퍼 전해질 수용액(220), 제1 전극(anode)(230) 및 제2 전극(cathode)(240)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 전극(230, 240)은 전원부(270)에 의하여 연결될 수 있다. 실시예들에 따라, 물 분해 시스템(200)은 제1 및 제2 전극(230, 240)의 사이에 배치된 이온 교환부를 더 포함할 수 있다.
제1 및 제2 전극(230, 240)은 각각 반도체 또는 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 제1 전극(230)의 적어도 일 면에는 망간 산화물 촉매(260)가 배치될 수 있으며, 망간 산화물 촉매(260)는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 나노 클러스터들을 포함하는 망간 산화물 촉매일 수 있다.
전해조(210)에는 입수관 및 배수관과 같은 유입부 및 배출부가 더 형성될 수 있다.
버퍼 전해질 수용액(220)은 물 분해 반응에 사용되는 물의 공급원 및 물 분해 반응 시 생성되는 양성자의 수용체로서의 역할을 수행할 수 있다. 버퍼 전해질 수용액(220)은, 전해질로서, 예를 들어, 인산칼륨, 인산나트륨, 수산화 나트륨, 및 수산화 칼륨 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 버퍼 전해질 수용액(220)의 pH는 5 내지 14의 범위일 수 있다. 특히, 본 발명의 망간 산화물 촉매(260)를 이용하는 경우, 버퍼 전해질 수용액(220)은 중성 조건을 가질 수 있다. 상기 양성자의 수용체로서의 역할을 위해, 버퍼 전해질 수용액(220)은, 예를 들어, 양성자 수용성 음이온(proton-accepting anion)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 양성자 수용성 음이온은 포스페이트 이온, 아세테이트 이온, 보레이트 이온, 및 플루오라이드 이온 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
물 분해 시스템(200)에서 전원부(270)에 의해 제1 및 제2 전극(230, 240)의 사이에 전압이 인가되면, 제1 전극(230)에서 산소가 발생하고, 제2 전극(240)에서 수소가 발생하는 반응이 일어나게 된다. 각 반쪽 반응은 하기와 같은 반응식 1 및 2로 표현된다.
[반응식 1] 2H2O → O2 + 4H+ + 4e-
[반응식 2] 4H+ + 4e- → 2H2
본 발명의 실시예에 따른 망간 산화물 촉매(260)는 상기 반응식 1으로 표현되는 제1 전극(230)에서의 반응에 관여할 수 있다. 이에 의해, 물 분해 반응이 중성 조건 하에서도 낮은 과전위로 이루어질 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 산소 발생 촉매를 포함하는 연료전지 시스템의 개략도이다.
도 7을 참조하면, 연료전지 시스템(300)은, 전해질막(320), 제1 전극(anode)(330) 및 제2 전극(cathode)(340)을 포함할 수 있다. 또한, 연료전지 시스템(300)은 제1 내지 제3 유입/배출부(352, 354, 356)를 가지며, 제1 및 제2 전극(330, 340)과 전해질막(320)이 배치되는 커버부(310)를 포함할 수 있다.
본 실시예의 연료전지 시스템(300)은 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 및 제2 전극(330, 340) 및 전해질막(320)은 하나의 단위 전지를 구성할 수 있으며, 복수 개의 단위 전지를 적층하여 연료 전지를 구성할 수 있다.
연료전지 시스템(300)에서, 전기화학적 반응은, 도 6의 물 분해 시스템(200)과 역방향으로 진행될 수 있다. 제1 전극(330)에서는 수소의 산화 반응에 의해 양이온이 생성되고, 제2 전극(340)에서는 산소의 환원 반응에 의해 물이 생성될 수 있다. 이때, 제1 전극(330)에서는 전자가 생성되고 제2 전극(340)에서는 전자가 소모되므로 두 전극을 서로 연결하면 전기가 흐르게 된다.
제1 및 제2 전극(330, 340)은 각각 반도체 또는 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 제2 전극(340)의 적어도 일 면에는 망간 산화물 촉매(360)로서, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 나노 클러스터들이 코팅될 수 있다. 본 실시예의 망간 산화물 촉매(360)는, 도 6의 실시예의 산소 발생 촉매(260)와 동일한 물질일 수 있으나, 그 역방향에 관여하므로 다르게 지칭될 수 있다. 따라서, 본 발명의 산소 발생 촉매는 산소 발생 반응 및 그 역반응 모두의 촉매로 작용할 수 있다.
전해질막(320)은 양성자 전도성 고분자막의 형태일 수 있으며, 제1 전극(330) 측과 제2 전극(330) 측을 분리함과 동시에 이들 사이에서 양성자의 흐름을 가능하게 할 수 있다. 상기 양성자 전도성 고분자막은, 예를 들어, 나피온(NAFION®)일 수 있다.
연료전지 시스템(300)에서 산화 반응 및 환원 반응이 유용한 속도로 이루어지며, 감소된 전위에서 반응이 일어나도록 하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 망간 산화물 촉매(360)가 이용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 산소 발생 촉매를 포함하는 시스템으로, 물 분해 시스템 및 연료전지 시스템을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예에 따른 산소 발생 촉매 또는 산소 환원 반응 촉매는 다양한 전기화학반응 시스템들에 이용될 수 있을 것이다.
망간 산화물 촉매의 촉매 특성
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 망간 산화물 촉매의 촉매 특성을 나타내는 그래프이다.
촉매 특성 분석에 사용된 망간 산화물 촉매는, 상술한 본 발명의 제1 실시예에 따라 도전성 지지체 상에 제조되었다. 구체적으로, 이리듐(Ir) 이온을 포함하는 에탄올에 나노 입자를 분산시킨 후, 3 시간동안 유지하여 나노 클러스터를 형성하고, 나노 클러스터를 에탄올 용매에 분산시킨 후 FTO 전극에 300 nm의 두께로 스핀 코팅하여 제1 전극(230) 및 망간 산화물 촉매(260)의 구조물을 제작하였다. 이에 따라, 분석에 사용된 망간 산화물 촉매는 이리듐(Ir)의 이종금속 입자들을 포함하였다.
상기 도전성 지지체는 도 6과 같은 물 분해 시스템에서 제1 전극(230)으로 사용하여 전기화학 특성을 측정하였다. 다만, 측정에 이용된 물 분해 시스템은 생물학적 전위 가변기(biologic potentiostat)를 이용한 3-전극 시스템을 사용하였으며, 나피온 이온 교환막을 사용하여 제1 전극(230)과 제2 전극(240)을 분리하였다. 버퍼 전해질 수용액(220)으로는 pH 7의 0.5 M 인산염 버퍼를 사용하였다. 그 외에, 촉매 특성 평가와 관련된 다른 구체적인 사항은 상기 도 6에 대한 설명에서 상술한 것과 동일하다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 망간 산화물의 촉매를 사용한 경우의 순환 전류-전압 곡선(cyclic voltammogram)이 표준 수소 전극(Normal Hydrogen Electrode, NHE) 대비 도시된다.
촉매 특성은, 실시예의 S110 단계에 따라 제조된 망간 산화물(Mn3O4) 나노 입자, 실시예들에 따라 제조된 이종금속 입자를 포함하는 망간 산화물(Ir-Mn3O4) 나노 클러스터, 및 비교예로서 이리듐 산화물 나노 입자(IrOx)에 대한 촉매 특성이 도시된다. 이리듐 산화물 나노 입자(IrOx)는 약 1 nm 내지 2 nm의 크기를 갖는다.
나노 클러스터의 경우, 망간 산화물(Mn3O4) 나노 입자 및 비교예의 이리듐 산화물 나노 입자(IrOx)보다 낮은 과전압(overpotential)을 나타내었으며, 10 mA/cm2의 전류 밀도에서 약 330 mV 이하의 과전압을 나타내었다. 상기 과전압은 10 mA/cm2의 전류 밀도 도달 시의 전위와 산소 발생 반응의 열역학 전위의 차이를 나타내며, 통상적으로 작을수록 촉매 성능이 우수한 것을 의미한다. 따라서, 본 발명의 나노 클러스터의 경우, 망간 산화물(Mn3O4) 나노 입자 및 비교예의 이리듐 산화물 나노 입자(IrOx)보다 우수한 촉매 특성을 가짐을 알 수 있다.
이러한 우수한 촉매 특성은, 상술한 것과 같이, 이종금속 입자들에 의해 나노 클러스터가 망간 산화물(Mn3O4)과 다른 결정 구조를 갖게 되어 증가된 산화수를 갖게 되며, 이러한 변화에 의해 촉매의 활성 사이트(active site)가 증가하기 때문으로 해석할 수 있다. 이와 같은, 본 발명의 실시예의 망간 산화물 촉매는, 소량의 이종금속 원소만을 사용하여 망간 산화물(Mn3O4)의 촉매 특성을 개량할 수 있어, 비용 및 가격 경쟁력의 측면에서도 유리하다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100: 나노 클러스터 110: 나노 입자
120: 이종금속 입자 200: 물 분해 시스템
210: 전해조 220: 버퍼 전해질 수용액
230: 제1 전극 240: 제2 전극
260: 망간 산화물 촉매 270: 전원부
300: 연료전지 시스템 310: 커버부
320: 전해질막 330: 제1 전극
340: 제2 전극 360: 망간 산화물 촉매

Claims (12)

  1. 망간 산화물인 나노 입자; 및
    상기 나노 입자의 표면에 위치하며, 망간과 다른 금속을 포함하는 이종금속 입자들을 포함하고,
    상기 나노 입자는 Mn3O4로부터 변형된(distorted) 결정 구조를 갖고,
    상기 변형된 결정 구조에서, 일부 결정면은 Mn3O4로부터 각도가 커지는 방향으로 XRD(X-Ray Diffraction) 피크가 이동하고, 일부 결정면은 Mn3O4로부터 각도가 작아지는 방향으로 XRD 피크가 이동하는 산소 발생 반응용 망간 산화물 촉매.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 변형된 결정 구조는, 하우스먼나이트(Hausmannite) 구조로부터 격자 상수들 중, a 및 b가 감소하고, c가 증가된 구조인 산소 발생 반응용 망간 산화물 촉매.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 변형된 결정 구조에서, a 및 b는 5.37 Å 내지 5.70 Å의 범위를 갖고, c는 9.75 Å 내지 10.32 Å의 범위를 갖는 산소 발생 반응용 망간 산화물 촉매.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 나노 입자는 MnO2의 상(phase)을 포함하는 산소 발생 반응용 망간 산화물 촉매.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 나노 입자에서, 망간의 평균 산화수는 2.7 내지 3.9의 범위인 산소 발생 반응용 망간 산화물 촉매.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 이종금속 입자들은, 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 코발트(Co), 구리(Cu), 니켈(Ni), 철(Fe), 크롬(Cr), 금(Au), 백금(Pt), 및 팔라듐(Pd) 중 적어도 하나를 포함하는 산소 발생 반응용 망간 산화물 촉매.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 나노 입자 및 상기 이종금속 입자들은 각각 구형의 형상을 갖는 산소 발생 반응용 망간 산화물 촉매.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 나노 입자는 4 nm 내지 20 nm 범위의 지름을 갖고, 상기 이종금속 입자들은 0.5 nm 내지 3 nm 범위의 지름을 갖는 산소 발생 반응용 망간 산화물 촉매.
  9. 전해질 용액을 포함하는 반응기;
    상기 전해질 용액에 적어도 일부가 침지된 제1 및 제2 전극;
    상기 제1 전극의 표면에 코팅되며, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 산소 발생 반응용 망간 산화물 촉매를 포함하는 촉매층; 및
    상기 제1 전극으로부터 산소 발생 반응이 일어나도록 상기 제1 및 제2 전극에 전기적 신호를 인가하는 전원부를 포함하는 전기화학 시스템.
  10. Mn3O4 조성의 나노 입자를 준비하는 단계;
    상기 나노 입자의 표면을 친수성 리간드로 치환하는 단계; 및
    상기 나노 입자를 이종금속 원소가 용해된 친수성 용매에 분산시켜, 상기 나노 입자의 표면에 이종금속 입자가 흡착된 나노 클러스터를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 나노 클러스터에서, 상기 나노 입자는 상기 이종금속 입자가 흡착됨으로써, Mn3O4로부터 변형된(distorted) 결정 구조를 갖고,
    상기 변형된 결정 구조에서, 일부 결정면은 Mn3O4로부터 각도가 커지는 방향으로 XRD(X-Ray Diffraction) 피크가 이동하고, 일부 결정면은 Mn3O4로부터 각도가 작아지는 방향으로 XRD 피크가 이동하는 산소 발생 반응용 망간 산화물 촉매의 제조방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    도전성 지지체 상에 상기 나노 클러스터를 코팅하는 단계; 및
    열처리 공정에 의해, 상기 나노 클러스터 상의 상기 리간드를 제거하는 단계를 더 포함하는 산소 발생 반응용 망간 산화물 촉매의 제조방법.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 나노 입자는, 상기 이종금속 입자가 상기 나노 입자의 표면에 흡착됨으로써, 상기 나노 입자 전체가 상기 변형된 결정 구조를 갖는 산소 발생 반응용 망간 산화물 촉매의 제조방법.
KR1020190154650A 2019-11-27 2019-11-27 망간 산화물 촉매, 망간 산화물 촉매를 포함하는 전기화학 시스템, 및 망간 산화물 촉매의 제조방법 KR102326318B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190154650A KR102326318B1 (ko) 2019-11-27 2019-11-27 망간 산화물 촉매, 망간 산화물 촉매를 포함하는 전기화학 시스템, 및 망간 산화물 촉매의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190154650A KR102326318B1 (ko) 2019-11-27 2019-11-27 망간 산화물 촉매, 망간 산화물 촉매를 포함하는 전기화학 시스템, 및 망간 산화물 촉매의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210066085A KR20210066085A (ko) 2021-06-07
KR102326318B1 true KR102326318B1 (ko) 2021-11-16

Family

ID=76374131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190154650A KR102326318B1 (ko) 2019-11-27 2019-11-27 망간 산화물 촉매, 망간 산화물 촉매를 포함하는 전기화학 시스템, 및 망간 산화물 촉매의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102326318B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101854737B1 (ko) * 2017-04-07 2018-05-04 서울대학교 산학협력단 촉매 및 촉매 제조 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101199782B1 (ko) * 2010-06-03 2012-11-09 이화여자대학교 산학협력단 금속 나노입자가 담지된 탄소나노구조체, 이의 제조방법 및 이의 연료전지용 전극 촉매로의 응용

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101854737B1 (ko) * 2017-04-07 2018-05-04 서울대학교 산학협력단 촉매 및 촉매 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210066085A (ko) 2021-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Advanced electrocatalysis for energy and environmental sustainability via water and nitrogen reactions
Beall et al. Perovskite oxide based electrodes for the oxygen reduction and evolution reactions: the underlying mechanism
KR102569084B1 (ko) 산화 주석 상에 지지된 귀금속 산화물을 포함하는 전기촉매 조성물
Faid et al. NiCu mixed metal oxide catalyst for alkaline hydrogen evolution in anion exchange membrane water electrolysis
KR101670929B1 (ko) 산소 발생 촉매, 전극 및 전기화학반응 시스템
KR102173226B1 (ko) 산소 발생 촉매, 전극 및 전기화학반응 시스템
JP2002100373A (ja) 燃料電池用触媒化多孔性炭素電極製造方法
Hayashi et al. Electrochemical characterization of manganese oxides as a water oxidation catalyst in proton exchange membrane electrolysers
CN101884127A (zh) 燃料电池用电极材料的制造方法、燃料电池用电极材料和应用该燃料电池电极材料的燃料电池
Braesch et al. Nickel 3D structures enhanced by electrodeposition of nickel nanoparticles as high performance anodes for direct borohydride fuel cells
Park et al. High-performance anion exchange membrane water electrolyzer enabled by highly active oxygen evolution reaction electrocatalysts: Synergistic effect of doping and heterostructure
EP2575202A2 (en) Electrode catalyst for fuel cell and method of preparation, membrane electrode assembly (mea) including the catalyst, and fuel cell including the mea
US11332834B2 (en) Catalyst and manufacturing method thereof
US10998556B2 (en) Catalyst for solid polymer fuel cell and method for producing same
Chang et al. Advancements in Seawater Electrolysis: Progressing from Fundamental Research to Applied Electrolyzer Application
Zhang et al. Robust and hydrophilic Mo-NiS@ NiTe core-shell heterostructure nanorod arrays for efficient hydrogen evolution reaction in alkaline freshwater and seawater
KR102326318B1 (ko) 망간 산화물 촉매, 망간 산화물 촉매를 포함하는 전기화학 시스템, 및 망간 산화물 촉매의 제조방법
KR101854737B1 (ko) 촉매 및 촉매 제조 방법
Gayen et al. Bidirectional energy & fuel production using RTO-supported-Pt–IrO 2 loaded fixed polarity unitized regenerative fuel cells
JP2005251455A (ja) 燃料電池用触媒およびその製造方法、電極、ならびに直接メタノール型燃料電池
KR102628316B1 (ko) 촉매, 전극 및 전기화학반응 시스템
JP7477126B2 (ja) イリジウム－マンガン酸化物複合材料、イリジウム－マンガン酸化物複合電極材料、及びこれらの製造方法
Chhina Oxidation resistant catalyst support for proton exchange membrane fuel cells
Duran Amaya Electrochemical evaluation of oxygen evolution reaction electrocatalysts: the case of ultraporous iridium oxide and iridium-based mixed oxide materials
Amaya Evaluation électrochimique d'électrocatalyseurs pour la réaction d'oxydation de l'eau: le cas de matériaux ultraporeux d'oxydes d'iridium et d'oxydes mixtes à base d'iridium

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant