KR102632148B1 - 금속 나노클러스터가 고정된 기체확산 전극, 이를 포함하는 흐름 전해조 및 이산화탄소 전환 시스템 - Google Patents
금속 나노클러스터가 고정된 기체확산 전극, 이를 포함하는 흐름 전해조 및 이산화탄소 전환 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102632148B1 KR102632148B1 KR1020180131032A KR20180131032A KR102632148B1 KR 102632148 B1 KR102632148 B1 KR 102632148B1 KR 1020180131032 A KR1020180131032 A KR 1020180131032A KR 20180131032 A KR20180131032 A KR 20180131032A KR 102632148 B1 KR102632148 B1 KR 102632148B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- conversion system
- dioxide conversion
- electrolyte
- gas diffusion
- Prior art date
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 90
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 45
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 13
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical group [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 20
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 13
- PMBXCGGQNSVESQ-UHFFFAOYSA-N 1-Hexanethiol Chemical compound CCCCCCS PMBXCGGQNSVESQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000003446 ligand Substances 0.000 claims description 9
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- RWSXRVCMGQZWBV-WDSKDSINSA-N glutathione Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(=O)N[C@@H](CS)C(=O)NCC(O)=O RWSXRVCMGQZWBV-WDSKDSINSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- OBDVFOBWBHMJDG-UHFFFAOYSA-M 3-sulfanylpropane-1-sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)CCCS OBDVFOBWBHMJDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- BXAVKNRWVKUTLY-UHFFFAOYSA-N 4-sulfanylphenol Chemical compound OC1=CC=C(S)C=C1 BXAVKNRWVKUTLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 108010024636 Glutathione Proteins 0.000 claims description 3
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 229960003180 glutathione Drugs 0.000 claims description 3
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 3
- -1 poly(ethylene glycol) Polymers 0.000 claims 2
- 239000003011 anion exchange membrane Substances 0.000 claims 1
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 23
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
- C25B11/03—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form perforated or foraminous
- C25B11/031—Porous electrodes
-
- 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
-
- 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
- C25B1/23—Carbon monoxide or syngas
-
- 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
- C25B11/075—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound
- C25B11/081—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound the element being a noble metal
-
- 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
- C25B11/095—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 of the compounds being organic
-
- 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
- C25B15/00—Operating or servicing cells
- C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
본 발명의 일 측면은, 다공성 지지체 및 상기 다공성 지지체의 기공에 고정된 금속 나노클러스터를 포함하는 기체확산 전극, 및 이를 포함하는 흐름 전해조 및 이산화탄소 전환 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 금속 나노클러스터가 고정된 기체확산 전극, 이를 포함하는 흐름 전해조 및 이산화탄소 전환 시스템에 관한 것이다.
이산화탄소의 전기화학적 전환은 화석연료의 고갈에 대응하여 연구되고 있는 재생가능한 에너지의 저장방법 중 하나로서, 온실가스의 감축이라는 틀에서 지구온난화의 해결책으로 주목받고 있다. 그 중 시장성, 경제성 측면에서 유리한 것으로 알려진 일산화탄소로의 전환은 중요하게 여겨지고 있다.
전기화학적 이산화탄소 전환 촉매로는 금, 은과 같은 금속들이 일산화탄소에 대한 선택성이 좋은 것으로 알려져 있다. 다결정질 금속 촉매의 경우, 이산화탄소 전환을 위해 높은 과전압을 필요로 하고, 촉매 활성이 우수하지 못하다는 문제가 있다. 이에 대해, 표면적을 늘리고 전자 구조를 변형시키기 위해 작은 크기를 단위로 하는 촉매들이 광범위하게 개발되어 왔다. 다만, 여전히 선택성 측면에서 한계가 있고, 촉매 활성도 상용화 수준에 미치지 못하는 경우가 많다.
싸이올레이트로 보호된 금 나노클러스터는 독특한 광학, 및 전기화학적 특성을 가지는 물질로 주목받고 있다. 이러한 나노클러스터는 금속과 리간드의 특정 비에서 안정성을 가질 수 있고, 이에 따라 여러 합성법을 통해 다양한 크기로 합성이 가능하다. 특정 크기 이하의 나노클러스터의 경우, 불연속적인 에너지 준위를 가지게 되고, 금속으로 구성되어 있음에도 불구하고 분자와 같이 거동하게 된다. 금 나노클러스터는 이산화탄소 전환에 있어서 일산화탄소로의 높은 선택성을 보여주고, 그 촉매 활성 또한 준수하다.
기존의 이산화탄소 전환 연구는 주로 밀폐된 용기에 전해질을 담고, 해당 전해질에 이산화탄소를 포화시켜 물에 녹아 있는 이산화탄소를 전환하고자 하였다. 다만, 이산화탄소는 쌍극자 모멘트가 없기 때문에 물에 대한 용해도가 매우 낮으며, 그 자체로 매우 안정한 분자이기 때문에 전환 시 활성화 에너지가 많이 수반된다는 문제점이 있다. 또한, 수소기체 발생 반응과 비슷한 열역학적 환원전위를 가지고 있기 때문에 해당 반응과 경쟁하게 된다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제를 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명은 목적은 이산화탄소의 일산화탄소로의 전환에 대한 활성, 선택성, 경제성이 우수한 기체확산 전극, 이를 포함하는 흐름 전해조 및 이산화탄소 전환 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은, 다공성 지지체 및 상기 다공성 지지체의 기공에 고정된 금속 나노클러스터를 포함하는 기체확산 전극을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 다공성 지지체의 평균 기공크기는 10~100nm일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 금속 나노클러스터의 평균 입도는 1~5nm일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 금속 나노클러스터는 금 나노클러스터일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 금 나노클러스터는 25~500개의 금 원자를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 금 나노클러스터는 리간드에 의해 안정화될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 리간드는 유기 싸이올계 화합물일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 유기 싸이올계 화합물은 헥산싸이올(hexanethiol, C6S)을 포함하는 알칸싸이올, p-머캅토페놀, 방향족 알칸싸이올, 페닐알칸싸이올, 싸이올레이티드폴리(에틸렌글리콜), (r-머캅토프로필)-트리메톡시실란, 글루타싸이온, 3-머캅토-1-프로판설퍼네이트로 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 녹지 않는 유기 싸이올계 리간드일 수 있고, 더 바람직하게는, 헥산싸이올일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 일 측면은, 상기 기체확산 전극을 포함하는 흐름 전해조(flow-through electrolytic cell)를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 측면은, 상기 흐름 전해조를 포함하는 이산화탄소 전환 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 금속 나노클러스터가 이산화탄소의 유출입이 가능한 기체확산 전극에 고정화되며, 이를 이산화탄소를 물과 격리되어 있는 시스템에 적용함으로써 그 효율을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 이산화탄소 전환 시스템은 Au25, Au38, Au144와 같은 금 나노클러스터가 고정된 기체확산 전극을 포함하므로 이산화탄소 전환 성능이 우수하다. 또한, 종래 H-형의 전해조에서 발생하는 일산화탄소에 대한 선택성과 부분 전류밀도와 달리, 흐름 전해조에서의 해당 값들은 더 높은 수치로 관찰되었다.
상기 금 나노클러스터가 고정된 기체확산 전극은 3~15의 전해질 pH 범위에서 전기 화학적 이산화탄소 전환을 일으킬 수 있고, 특히, 염기 조건의 전해질을 이용할 때 더 높은 수치를 보일 수 있다. 또한, 상기 전극은 적절한 전위 하에서 높은 안정성을 유지할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체확산 전극의 모식도이고;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체확산 전극을 포함하는 흐름 전해조의 모식도이고;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름 전해조를 포함하는 이산화탄소 전환 시스템의 모식도이고;
도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 기체확산 전극의 이산화탄소 전환 활성 평가결과이고;
도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 전해조에서의 이산화탄소 전환 활성 평가결과이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체확산 전극을 포함하는 흐름 전해조의 모식도이고;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름 전해조를 포함하는 이산화탄소 전환 시스템의 모식도이고;
도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 기체확산 전극의 이산화탄소 전환 활성 평가결과이고;
도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 전해조에서의 이산화탄소 전환 활성 평가결과이다.
이하에서는 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체확산 전극의 모식도이다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 일 측면에 따른 기체확산 전극은 다공성 지지체 및 상기 다공성 지지체의 기공에 고정된 금속 나노클러스터를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어, "금속 나노클러스터" 또는 "금 나노클러스터"는 영가 또는 다가의 복수의 금속 원자 또는 금 원자가 상호 응집된 상태로 존재하는 물질을 의미한다.
일반적으로, 기체확산 전극은 기체확산층 및 미세다공층을 포함한다. 상기 기체확산층은 실제 기체와 접촉하는 부분이며, 기공크기가 상기 미세다공층에 비해 현저히 크고, 기체가 자유롭게 드나들 수 있도록 한다. 상기 미세다공층은 물과 접촉하는 부분이며, 기공크기가 매우 작기 때문에 물이 반대 쪽의 기체확산층으로 이동할 수 없도록 하며, 촉매를 지지하는 역할을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 지지체는 상기 미세다공층에 상응하는 것으로서, 상기 다공성 지지체의 평균 기공크기는 10~100nm일 수 있고, 상기 금속 나노클러스터의 평균 입도는 1~5nm일 수 있다. 이와 같이, 상기 금속 나노클러스터의 평균 입도가 상기 다공성 지지체의 평균 기공크기에 비해 작기 때문에 상기 금속 나노클러스터가 상기 다공성 지지체의 기공으로 용이하게 침투하여 고정될 수 있다. 구체적으로, 상기 금속 나노클러스터는 상기 다공성 지지체의 내부 및/또는 표면에 존재하는 기공 중 적어도 일부, 바람직하게는, 내부에 존재하는 기공에 침투하여 고정될 수 있다. 이 경우, 상기 금속 나노클러스터는 상기 다공성 지지체의 표면에 코팅 또는 적층되지 않고, 상기 다공성 지지체의 내부에 균일하게 분산될 수 있고, 상기 금속 나노클러스터의 넓은 분산도는 촉매의 표면적을 극대화하여 그 활성을 현저히 향상시킬 수 있다.
상기 금속 나노클러스터는 금 나노클러스터일 수 있고, 상기 금 나노클러스터는 25~500개, 바람직하게는, 25~333개의 금 원자를 포함할 수 있다.
상기 금 나노클러스터는 리간드에 의해 안정화될 수 있고, 상기 리간드는 유기 싸이올계 화합물일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 유기 싸이올계 화합물은 헥산싸이올(hexanethiol, C6S)을 포함하는 알칸싸이올, p-머캅토페놀, 방향족 알칸싸이올, 페닐알칸싸이올, 싸이올레이티드폴리(에틸렌글리콜), (r-머캅토프로필)-트리메톡시실란, 글루타싸이온, 3-머캅토-1-프로판설퍼네이트로 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 녹지 않는 유기 싸이올계 리간드일 수 있고, 더 바람직하게는, 헥산싸이올일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체확산 전극을 포함하는 흐름 전해조의 모식도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름 전해조를 포함하는 이산화탄소 전환 시스템의 모식도이다. 도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 다른 일 측면에 따른 흐름 전해조(flow-through electrolytic cell)는 상기 기체확산 전극을 포함하여 구성될 수 있고, 이산화탄소 전환 시스템은 상기 흐름 전해조를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 이산화탄소 전환 시스템에서, 상기 기체확산 전극은 염기 전해질 농도에 따른 촉매 활성을 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 기체확산 전극의 이산화탄소 전환 활성 평가결과이고, 도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 전해조에서의 이산화탄소 전환 활성 평가결과이다.
도 4를 참고하면, 25개의 금 원자로 이루어진 금 나노클러스터(Au25)가 고정화된 전극의 5M KOH에서의 일산화탄소에 대한 부분 전류밀도는 과전압 0.4V에서 120mAcm-2이며, 선택성은 95%이다. 또한, 도 5를 참고하면, 상기 흐름 전해조를 포함하는 상기 이산화탄소 전환 시스템은, 수화된 이산화탄소를 전환해야 하는 H-형 전해조와는 달리, 기체확산 전극을 통해 이산화탄소를 촉매로 전달할 수 있기 때문에, 염기 전해질 조건에서도 이산화탄소를 전환할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (10)
- 흐름 전해조, 이산화탄소 공급부 및 전해질 공급부를 포함하는 이산화탄소 전환 시스템에 있어,
상기 흐름 전해조는 제1기체확산전극, 제2기체확산전극 및 전해질을 포함하고,
상기 제1기체확산 전극은 산화 이리듐을 포함하며, 상기 제2기체확산전극은 다공성 지지체 및 상기 다공성 지지체의 기공에 고정된 금속 나노클러스터를 포함하고,
상기 이산화탄소 공급부는 상기 흐름 전해조에 이산화탄소를 연속적으로 공급하며,
상기 전해질 공급부는 상기 흐름 전해조에 연속적으로 전해질을 공급하고,
상기 전해질은 pH가 7을 초과하는 염기 전해질인, 이산화탄소 전환 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 다공성 지지체의 평균 기공크기는 10~100nm인 이산화탄소 전환 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 금속 나노클러스터의 평균 입도는 1~5nm인 이산화탄소 전환 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 금속 나노클러스터는 금 나노클러스터인 이산화탄소 전환 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 금 나노클러스터는 25~500개의 금 원자를 포함하는 이산화탄소 전환 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 금 나노클러스터는 리간드에 의해 안정화된, 이산화탄소 전환 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 리간드는 유기 싸이올계 화합물인, 이산화탄소 전환 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 유기 싸이올계 화합물은 헥산싸이올(hexanethiol, C6S)을 포함하는 알칸싸이올, p-머캅토페놀, 방향족 알칸싸이올, 페닐알칸싸이올, 싸이올레이티드폴리(에틸렌글리콜), (r-머캅토프로필)-트리메톡시실란, 글루타싸이온, 3-머캅토-1-프로판설퍼네이트로 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 이산화탄소 전환 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 전해질의 pH는 14 내지 14.7인, 이산화탄소 전환 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 흐름 전해조는 음이온 교환막을 더 포함하는, 이산화탄소 전환 시스템.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180131032A KR102632148B1 (ko) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | 금속 나노클러스터가 고정된 기체확산 전극, 이를 포함하는 흐름 전해조 및 이산화탄소 전환 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180131032A KR102632148B1 (ko) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | 금속 나노클러스터가 고정된 기체확산 전극, 이를 포함하는 흐름 전해조 및 이산화탄소 전환 시스템 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20200048688A KR20200048688A (ko) | 2020-05-08 |
KR102632148B1 true KR102632148B1 (ko) | 2024-02-01 |
Family
ID=70678195
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020180131032A KR102632148B1 (ko) | 2018-10-30 | 2018-10-30 | 금속 나노클러스터가 고정된 기체확산 전극, 이를 포함하는 흐름 전해조 및 이산화탄소 전환 시스템 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102632148B1 (ko) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108193225A (zh) * | 2018-01-09 | 2018-06-22 | 大连理工大学 | 一种膜电极构型co2电还原电解池 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101802644B1 (ko) * | 2016-04-06 | 2017-11-30 | 연세대학교 산학협력단 | 금 나노 클러스터와 금 나노 기반의 합금 클러스터를 이용한 이산화탄소의 전기화학적 전환 및 합성가스의 제조방법 |
-
2018
- 2018-10-30 KR KR1020180131032A patent/KR102632148B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108193225A (zh) * | 2018-01-09 | 2018-06-22 | 大连理工大学 | 一种膜电极构型co2电还原电解池 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Nanoscale. 2016. vol.8. no.12. 6629-6635 pages |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20200048688A (ko) | 2020-05-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ma et al. | Silver supported on titania as an active catalyst for electrochemical carbon dioxide reduction | |
Hernández et al. | Syngas production from electrochemical reduction of CO 2: current status and prospective implementation | |
Lu et al. | Electrochemical CO2 reduction: Electrocatalyst, reaction mechanism, and process engineering | |
Sebastian et al. | Insights on the extraordinary tolerance to alcohols of Fe-NC cathode catalysts in highly performing direct alcohol fuel cells | |
White et al. | Light-driven heterogeneous reduction of carbon dioxide: photocatalysts and photoelectrodes | |
Wu et al. | Catalytic conversion of CO2 to value added fuels: Current status, challenges, and future directions | |
Wang et al. | Metallic nanocatalysts for electrochemical CO2 reduction in aqueous solutions | |
CN109594100B (zh) | 一种C3N4负载Cu/Sn合金材料及其制备和应用 | |
Chetty et al. | Direct ethanol fuel cells with catalysed metal mesh anodes | |
Wu et al. | Electrocatalyst microenvironment engineering for enhanced product selectivity in carbon dioxide and nitrogen reduction reactions | |
Kobayashi et al. | Photoelectrochemical reduction of CO2 using a TiO2 photoanode and a gas diffusion electrode modified with a metal phthalocyanine catalyst | |
Ayyub et al. | Designing electrode materials for the electrochemical reduction of carbon dioxide | |
Guzmán et al. | Photo/electrocatalytic hydrogen exploitation for CO2 reduction toward solar fuels production | |
Tian et al. | Fe2S2 nano-clusters catalyze water splitting by removing formed oxygen using aid of an artificial gill under visible light | |
Adegoke et al. | Electrochemical CO2 conversion to fuels on metal-free N-doped carbon-based materials: functionalities, mechanistic, and technoeconomic aspects | |
Bellini et al. | Energy & chemicals from renewable resources by electrocatalysis | |
Udochukwub et al. | Understanding the mechanism of electrochemical reduction of CO2 Using Cu/Cu-based electrodes: a review | |
JP2009093864A (ja) | 燃料電池用電極触媒の製造方法 | |
Wang et al. | Metal‐Based Aerogels Catalysts for Electrocatalytic CO2 Reduction | |
Bae et al. | Nanostructured Au electrode with 100 h stability for solar-driven electrochemical reduction of carbon dioxide to carbon monoxide | |
CN112680745B (zh) | 一种限域负载钌纳米团簇的氮化钨纳米多孔薄膜一体化电极及其制备方法和应用 | |
Muthukumar et al. | Morphological transformation of electrodeposited Pt and its electrocatalytic activity towards direct formic acid fuel cells | |
Kale et al. | Synthesis and energy applications of copper-based single-atom electrocatalysts | |
KR101833755B1 (ko) | 이산화탄소 전기화학적 전환 촉매 및 그 제조 방법, 이를 이용한 이산화탄소 전기화학적 전환 장치 및 방법 | |
KR102632148B1 (ko) | 금속 나노클러스터가 고정된 기체확산 전극, 이를 포함하는 흐름 전해조 및 이산화탄소 전환 시스템 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |