KR20060095407A - Development of paste typed catalyst on hydrogen generation from nabh - Google Patents

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KR20060095407A
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김흥선
이택홍
천영기
이재영
김진호
김현석
조근우
송민상
권혁상
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(주)덕양에너젠
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Abstract

본 발명은 알칼리붕소 수소화물(NaBH4) 알칼라인 용액을 이용한 수소발생에 있어서 페이스트 형태(Paste typed)의 촉매극 개발에 관한 것이다. The present invention relates to the development of a paste type catalyst electrode in hydrogen generation using an alkali boron hydride (NaBH 4 ) alkaline solution.

본 발명은 NaBH4 알칼라인 용액의 수소발생에 이용되는 촉매극의 형태로서 페이스트 형태의 촉매극을 이용하여 다양한 촉매물질(Ni, Co, Pt 등)과 페이스트 형성 첨가물질(결합제, 증점제, Substrate)의 최적화를 통한 고성능 페이스트 촉매극과 촉매물질을 개발코자 한다. The present invention is a form of a catalyst electrode used for hydrogen generation of NaBH 4 alkaline solution, using a paste-type catalyst electrode to prepare various catalyst materials (Ni, Co, Pt, etc.) and paste-forming additives (binders, thickeners, substrates). To develop high performance paste cathode and catalyst material through optimization.

Description

알칼리붕소 수소화물의 수소발생을 위한 페이스트 형태의 촉매극 개발 {Development of paste typed catalyst on hydrogen generation from NaBH}Development of paste type catalyst electrode for hydrogen generation of alkali boron hydrides {Development of paste typed catalyst on hydrogen generation from NaBH}

도 1은 페이스트(paste) 촉매극 제조공정.1 is a paste (cathode) cathode manufacturing process.

도 2는 반응시간에 따른 수소발생속도에 미치는 Substrate 효과.2 is a Substrate effect on the rate of hydrogen evolution according to the reaction time.

도 3은 Substrate 종류에 따른 촉매극의 수명특성(최대발생속도 기준).3 is a life characteristics of the catalyst electrode according to the type of substrate (maximum generation rate reference).

도 4는 페이스트 제조에 사용되는 결합제 종류에 따른 수소발생특성.Figure 4 is a hydrogen generation characteristics according to the type of binder used in the paste production.

도 5는 페이스트 촉매극에 사용되는 다양한 촉매의 종류에 따른 NaBH4 수소발생 속도에 미치는 영향을 보여주는 그래프.5 is a graph showing the effect on the NaBH 4 hydrogen evolution rate according to the type of various catalysts used in the paste catalyst electrode.

도 6은 Co 촉매에 대한 Filamentary Ni-Co mixture와 nano-sized Co on C 촉매의 시간에 따른 수소발생속도를 보여주는 그래프.Figure 6 is a graph showing the hydrogen evolution rate with time of the Filamentary Ni-Co mixture and nano-sized Co on C catalyst for Co catalyst.

알칼리붕소 수소화물(NaBH4)은 물(H2O)과의 가수분해반응(Hydrolysis)을 통하여 수소를 발생시킨다. Alkaline boron hydride (NaBH 4 ) generates hydrogen through hydrolysis with water (H 2 O).

NaBH4 + 2H2O → NaBO2 + 4H2 -----------------(1)NaBH 4 + 2H 2 O → NaBO 2 + 4H 2 ----------------- (1)

NaBH4는 10.8 wt.%H에 이르는 높은 수소저장용량을 지니며, 알칼라인 용액 내에서 저장할 경우 오랫동안 안정적으로 수소를 저장할 수 있고, 기존의 주유소와 같은 Infra를 그대로 이용할 수 있다는 장점을 가진다. 또한 부산물인 NaBO2가 환경친화적인 물질이며, 사용후 NaBH4로 재생산(Recycle)이 가능하다. 이러한 특성 때문에 NaBH4는 PEMFC(proton exchange membrane fuel cell), 수소엔진(Hydrogen engine) 시스템의 수소저장 및 발생장치로서 유리한 물질로서 알려져 있고, 많은 연구가 행하여지고 있다. NaBH 4 has a high hydrogen storage capacity of 10.8 wt.% H. When stored in alkaline solution, NaBH 4 can store hydrogen stably for a long time and use the same infra as the existing gas station. In addition, by-product NaBO 2 is an environmentally friendly material, and can be recycled to NaBH 4 after use. Because of these properties, NaBH 4 is known as an advantageous material as a hydrogen storage and generation device for PEMFC (proton exchange membrane fuel cell), hydrogen engine (Hydrogen engine) system, and many studies have been conducted.

이와같은 알칼라인 용액 내에 녹여서 안전하게 저장되어 있는 NaBH4로부터 수소발생은 고체 촉매의 사용을 통하여 이루어진다. 따라서 NaBH4 알칼라인 용액의 수소발생에 있어서 고성능 고체촉매의 개발은 가장 중요한 핵심기술이라 할 수 있다.Hydrogen evolution from NaBH 4 , which is dissolved and safely stored in such alkaline solutions, is achieved through the use of solid catalysts. Therefore, the development of high performance solid catalyst in hydrogen generation of NaBH 4 alkaline solution is the most important core technology.

고상촉매를 사용하는 NaBH4의 수소발생에 관한 연구를 살펴보면 러시아의 Korovov 등은 LaNi4.5T0.5 (T=Mn, Cr, Co, Fe, Cu, Al) 수소저장합금을 이용하여 NaBH4의 수소발생 특성을 관찰하였으며, Suda 등은 불산처리된 수소저장합금(fluorinated metal hydride)을 이용한 NaBH4의 hydrolysis 특성을 조사하였다. Looking at the study on the hydrogen generation of NaBH 4 to use the solid catalyst of the Russian Korovov etc., LaNi 4.5 T 0.5 hydrogen generation of the (T = Mn, Cr, Co , Fe, Cu, Al) NaBH 4 by using the hydrogen storage alloy Suda et al. Investigated the hydrolysis characteristics of NaBH 4 using fluorinated metal hydride.

수소저장합금을 이용한 수소발생의 경우는 합금의 표면에서 용출되지 않고 nano-size로 존재하는 Ni 상(phase)이 촉매효과를 보이며, 흡열-발열반응을 통한 발생장치 시스템의 열관리(Heat management)에 유리하며, 소재의 가격이 낮다는 장점을 보인다. 그러나 합금의 표면에 존재하는 Ni 상의 portion이 적어서 전체 촉매량에 대한 수소발생특성을 고려하였을 경우에는 수소발생 속도 및 발생량 등 전반적인 성능이 미흡하다는 것이 단점이었다. In the case of hydrogen generation using hydrogen storage alloys, the Ni phase present in nano-size without eluting from the surface of the alloy shows a catalytic effect, and is used for heat management of the generator system through endothermic-exothermic reaction. It has the advantage of low price of materials. However, when the amount of Ni phase present on the surface of the alloy is small, considering the hydrogen generation characteristics of the total catalyst amount, the overall performance such as hydrogen generation rate and generation amount was insufficient.

반면에 Amendola 등은 IRA-400 수지(Resin)위에 나노크기(nano-size)로 담지한 Ru 촉매를 사용하였으며, 일본의 Kojima 등은 LiCoO2 위에 담지된 Pt 촉매를 사용하여 NaBH4의 hydrolysis 특성을 관찰하여 우수한 수소발생특성을 확인하였으나, 이러한 방법들은 촉매제조공정이 매우 복잡하고 또한 촉매의 가격이 비싸다는 단점이 있었다. Amendola et al., On the other hand, used a nano-size Ru catalyst on IRA-400 resin, while Kojima et al., Japan, used a Pt catalyst on LiCoO 2 to improve the hydrolysis characteristics of NaBH 4 . Observation confirmed excellent hydrogen generation characteristics, but these methods had a disadvantage that the catalyst manufacturing process is very complicated and the catalyst is expensive.

따라서 NaBH4의 hydrolysis 반응에 대한 효과적이면서도 값싼 촉매의 개발이 이루어져야 한다. NaBH4의 hydrolysis 반응에 대한 촉매를 다룬 문헌들을 살펴보면 H.C.Brown 등은 Pt, Rh, Ru, Co, Ni 순으로 hydrolysis에 대한 촉매효과가 우수하며, 또한 Os, Pd, Fe 등은 촉매효과가 거의 나타나지 않는다고 보고하였다. Therefore, the development of effective and inexpensive catalysts for the hydrolysis reaction of NaBH 4 should be made. In the literatures dealing with the catalyst for the hydrolysis reaction of NaBH 4 , HCBrown et al. Showed excellent catalytic effect on hydrolysis in the order of Pt, Rh, Ru, Co, Ni, and Os, Pd, Fe, etc. Reported.

그중에서 Co, Ni은 염기성 분위기내에서 수소발생에 대한 낮은 과전압(over-potential)을 보이고 있으며, 강알칼리 용액내에서도 용출되지 않는 inert한 특성을 보이는 물질이므로 NaBH4 수소발생에 있어서 우수한 촉매물질로 사용될 수 있다. Among them, Co and Ni show low over-potential for hydrogen generation in basic atmosphere and inert properties that do not elute in strong alkali solution. Therefore, Co and Ni can be used as excellent catalyst materials for NaBH 4 hydrogen generation. have.

촉매의 종류 이외에도 시스템내에 적용되는 촉매극의 형태도 성능에 매우 중요한 변수이다. 기존에는 단순히 분말(powder) 형태의 촉매를 시스템에 뿌려놓는다 든가, 박스(box)형태의 망(mesh)에 분말을 충진하는 형태의 촉매극을 사용하였다. In addition to the type of catalyst, the type of catalyst electrode applied in the system is also a very important parameter for performance. Conventionally, a catalyst electrode in which powder is simply sprayed onto a system or a powder is filled in a box-shaped mesh is used.

그러나 이러한 형태는 촉매극의 재사용이 어렵고, 시스템 내에 차지하는 공간도 크다는 단점을 가지고 있다. 반면에 페이스트(paste) 형태의 촉매극은 판상의 형태를 지니기 때문에 시스템 내에 차지하는 공간이 적고, 형태의 변형이 쉽기 때문에 Flexible한 시스템 design이 가능하며, 현재 전지산업, 요업산업 등에서 산업화되어 있는 간단한 제조공정의 장점을 가진다. 또한 페이스트 제조에 들어가는 첨가 물질(agent)의 최적화를 통하여 성능의 개선이 용이하다는 장점도 가진다. However, this type has the disadvantage that it is difficult to reuse the catalyst electrode and the space occupied in the system is large. On the other hand, since the paste-type catalyst electrode has a plate-like shape, it takes up little space in the system and is easy to deform so that a flexible system design is possible. Has the advantages of the process. In addition, through the optimization of the additive (agent) to enter the paste has the advantage that the performance is easy to improve.

기존 NaBH4 수소발생에 사용된 촉매물질은 Pt, Ru 와 같은 귀금속(noble-metal) 촉매와 수소저장합금(metal hydride)이었다. 귀금속 촉매는 수소발생성능은 우수하였으나 고가의 물질이기 때문에 가격경쟁력이 낮기 때문에 이를 대체하여야할 필요가 있으며, 수소저장합금의 경우는 촉매 표면에 catalytic layer로서 작용하는 Ni phase의 portion이 적어서 성능이 낮다는 문제점이 있다. 따라서 수소발생반응에 효과적이면서 비교적 저가의 물질인 Ni, Co를 촉매물질로서 이용하고자 한다. The catalyst materials used to generate NaBH 4 hydrogen were noble-metal catalysts such as Pt and Ru and metal hydrides. Precious metal catalysts have excellent hydrogen generation performance, but because they are expensive materials, they need to be replaced due to their low price competitiveness. In the case of hydrogen storage alloys, they have low performance due to the small portion of Ni phase acting as catalytic layer on the catalyst surface. Has a problem. Therefore, Ni and Co, which are effective in hydrogen generation reaction and relatively inexpensive, are used as catalyst materials.

또한 페이스트 형태의 촉매극을 제조하여 시스템에 적용하고자 한다. 페이스트 형태의 촉매극은 연속적인 사용이 가능하며, 판상이기 때문에 시스템 내에 차지하는 부피가 작고, 변형이 쉬우며, 현재 산업화되어 있는 간단한 제조공정이기 때문에 실제 시스템에 적용되는 촉매의 형태로서 가장 적합한 것으로 판단된다. 또한 페이스트 형태의 촉매극은 사용되는 첨가물질(결합제, 증점제, substrate)의 최적화에 따라서 성능의 개선이 용이하기 때문에 이를 통한 NaBH4 시스템의 성능의 향상을 목적으로 한다. In addition, it is intended to prepare a paste-type catalyst electrode and apply it to the system. Paste-type catalyst electrode can be used continuously, and because it is plate-shaped, it takes the smallest volume in the system, is easy to deform, and is a simple manufacturing process that is currently industrialized. do. In addition, the paste-type catalyst electrode is intended to improve the performance of the NaBH 4 system because it is easy to improve the performance according to the optimization of the additives (binder, thickener, substrate) used.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 NaBH4 알칼라인 용액을 이용하는 수소발생 시스템에 있어서, 페이스트 형태의 촉매극을 제조하여 반응관내에 설치하고, NaBH4 알칼라인 용액을 반응관에 주입하면서 촉매극 표면에서 수소발생 반응을 일으킨다. 발생하는 수소가스는 반응관에 연결된 flow meter를 통하여 발생속도가 측정되고 Computer와의 interfacing을 통하여 실시간으로 수소발생속도를 측정할 수 있다. In order to achieve the above object, the present invention provides a catalyst electrode in the form of paste in a hydrogen generating system using a NaBH 4 alkaline solution, is installed in the reaction tube, while the NaBH 4 alkaline solution is injected into the reaction tube surface Induces a hydrogen evolution reaction. The generated hydrogen gas is measured by the flow meter connected to the reaction tube, and the hydrogen generation rate can be measured in real time through interfacing with the computer.

[도 1]은 페이스트 촉매극 제조공정을 보여주고 있다. 1 shows a paste catalyst electrode manufacturing process.

촉매물질과 증점제(페이스트의 농도를 조절), 결합제(binder)를 혼합하여 혼합기를 통하여 2시간동안 mixing하여 페이스트를 제조한 후 페이스트를 substrate에 loading한다. 그 후 drying, rolling, cutting을 거쳐서 sus-mesh로 감싸서 판상(plate)의 최종 형태를 제조할 수 있다. The catalyst material, the thickener (adjust the paste concentration), the binder (binder) is mixed and mixed for 2 hours through a mixer to prepare a paste and then the paste is loaded on the substrate. The final shape of the plate can then be prepared by wrapping it with sus-mesh through drying, rolling and cutting.

촉매물질은 Spherical Ni, Filamentary Ni, Co, Ni-Co mixture, nano sized Co on C, ZrV0 .8Ni1 .2, LaAl0 .5Ni4 .5의 수소저장합금을 사용한다. 증점제는 HPMC (Hydroxi-pluoro-methyl-cellulose) solution (2.0wt.%, 3600cps)을 사용한다. 결합제는 강염기성 분위기내에서 안정하며 분자량이 커서 결합효과가 뛰어난 PTFE(polytetrafluorothylene) emulsion과 SBR(stylenebutadienerubber) emulsion을 사용하여 성능을 평가하며, 페이스트를 loading하는 substrate는 carbon paper, Ni-mesh, Ni-foam을 사용하여 성능을 평가하였다. The catalyst material is used the hydrogen storage alloy of Spherical Ni, Filamentary Ni, Co, Ni-Co mixture, nano sized Co on C, ZrV 0 .8 Ni 1 .2, LaAl 0 .5 Ni 4 .5. Thickener uses HPMC (Hydroxi-pluoro-methyl-cellulose) solution (2.0wt.%, 3600cps). The binder was evaluated in a strong base atmosphere, using a PTFE (polytetrafluorothylene) emulsion and a SBR (stylenebutadienerubber) emulsion, which have a high molecular weight. The performance was evaluated using foam.

NaBH4 알칼라인 용액은 pH 13, 14의 KOH solution에 10-18wt%의 농도로 NaBH4를 용해시켜 제조하였다.The NaBH 4 alkaline solution was prepared by dissolving NaBH 4 in a concentration of 10-18 wt% in KOH solutions of pH 13 and 14.

[도 2]는 다양한 substrate에 대한 수소발생속도를 보여준다. 2 shows the hydrogen evolution rates for various substrates.

촉매는 Spherical 형태의 Ni이며, NaBH4 연료는 1M KOH 용액(pH=14)에 NaBH4 1M의 용액을 사용하였으며, 촉매극 제조는 bnder 물질로 PTFE를 촉매물질 대비 20wt% 사용하였다. Substrate 로서 Carbon paper, Ni mesh, Ni foam을 사용하여 각각의 특성을 수소발생속도를 통하여 비교하였다. 결과에서 알 수 있듯이 substrate 형태가 수소발생속도에 미치는 영향은 관찰할 수 없었다. The catalyst is Ni in spherical form, NaBH 4 fuel was used as a solution of NaBH 4 1M in 1M KOH solution (pH = 14), 20% by weight PTFE was used as the bnder material in the preparation of the cathode. Carbon substrate, Ni mesh, and Ni foam were used as substrates, and their characteristics were compared by hydrogen generation rate. As can be seen from the results, the effect of substrate shape on the hydrogen evolution rate could not be observed.

그러나 각 촉매극에 대한 수명특성을 측정한 결과 Carbon paper와 Ni-mesh의 경우는 5회에서 20여 사이클이 지나면서 급격한 성능의 저하가 나타났으며, 이는 촉매물질의 탈락에 기인한 것임을 알 수 있었다. However, as a result of measuring the life characteristics of each catalyst electrode, the carbon paper and Ni-mesh showed a sharp decrease in performance after 5 to 20 cycles, which is due to the dropping of the catalyst material. there was.

그에 비하여 Ni foam의 경우는 50여 사이클이 지나도 촉매물질의 탈락이 관찰되지 않았으며, 성능의 저하도 나타나지 않았다. [도 3]참조. In the case of Ni foam, no drop of catalyst was observed after 50 cycles, and there was no deterioration in performance. See FIG. 3.

이러한 결과는 Ni foam이 가지는 3 d-network 구조에 의해 촉매물질과 substrate 간의 강한 결합에 기인한 것으로 보인다. 또한 Ni-foam은 동일 부피 내에 많은 양의 촉매를 loading 할 수 있기 때문에, 본 연구에서는 Ni foam을 촉매전 극의 substrate로 선정하였다. This result appears to be due to the strong bonding between the catalyst material and the substrate due to the 3 d-network structure of the Ni foam. In addition, Ni-foam can load a large amount of catalyst in the same volume. In this study, Ni foam was selected as the substrate of the catalyst electrode.

페이스트(paste) 제조에 사용되는 결합제(binder)는 강염기 분위기 내에서 안정성이 있으며, 결합력이 강하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 기존의 연료전지나 Ni-MH 전지의 결합제로 사용되는 PTFE emulsion과 공업용 본드의 일종인 SBR을 사용하여 수소발생속도를 측정하였다. The binder used to prepare the paste must be stable in a strong base atmosphere and have a strong bonding force. Therefore, in this study, hydrogen evolution rate was measured by using PTFE emulsion, which is used as a binder of conventional fuel cells or Ni-MH cells, and SBR, a kind of industrial bond.

[도 4]은 SBR이 더 우수한 결과를 보이고 있으며, 이는 PTFE는 소수성(hydrophobic)을 지니는 반면 SBR은 친수성(hydrophilic)을 지니기 때문이다. 즉 친수성의 SBR은 NaBH4 용액이 촉매극 내부로의 원활한 공급을 가능하게 하여 더 큰 촉매면적이 hydrolysis 반응에 참여할 수 있기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 결합제로 SBR을 선정하였다. 4 shows better results with SBR, because PTFE has hydrophobic while SBR has hydrophilic. Hydrophilic SBR allows NaBH 4 solution to be smoothly fed into the cathode, allowing larger catalyst area to participate in the hydrolysis reaction. Therefore, we selected SBR as the binder.

[도 5]는 촉매 종류에 따른 수소발생속도를 보여주고 있다. 촉매는 Filamenatary Ni (~100 mn), Spherical Ni(~5um), Co(~5um), LaNi4 .5Al0 .5(<20um), ZrV0.8Ni1.2(<20um) 이 사용되었다. 5 shows the hydrogen evolution rate according to the type of catalyst. The catalyst is Filamenatary Ni (~ 100 mn), Spherical Ni (~ 5um), Co (~ 5um), LaNi 4 .5 Al 0 .5 (<20um), ZrV 0.8 Ni 1.2 (<20um) was used.

초기수소발생속도(최대수소발생속도에 도달하는 특성)는 촉매의 종류에 상관없이 모두 30초 이내에 최대값에 도달하는 것을 알 수 있다. 이와 같은 특성은 기존의 개질기(Reformer)를 이용한 수소발생장치의 경우 초기작동대기시간이 20분 이상 소요되는 것과 비교할 때 매우 고무적인 결과라고 할 수 있다. It can be seen that the initial hydrogen generation rate (characteristic reaching the maximum hydrogen generation rate) reaches the maximum value within 30 seconds regardless of the type of catalyst. Such characteristics can be said to be very encouraging when compared to the initial operation waiting time of 20 minutes or more in the case of a hydrogen generator using a conventional reformer.

반면에 최대수소발생속도는 촉매의 종류에 관계하는 것을 알 수 있으며, Co와 Filamentary Ni 촉매극이 각각 최대발생속도 211 m1/min.-g catalyst, 165.7 ml/min.-g catalyst으로 가장 우수한 결과를 보이는 것을 확인할 수 있었다. On the other hand, the maximum hydrogen evolution rate is related to the type of catalyst, and Co and Filamentary Ni catalyst poles show the best results with the maximum generation rates of 211 m1 / min.-g catalyst and 165.7 ml / min.-g catalyst , respectively. I could see that looks.

BET를 통한 Pasted 촉매극의 비표면적(specific surface area) 분석을 통한 각 촉매극의 intrinsic catalytic activity (ml/min.m2)를 측정한 결과 Co가 122.6 ml/min.m2으로 다른 촉매들에 비해 2배 이상의 높은 NaBH4 가수분해에 관한 촉매효과를 보이는 것을 확인할 수 있었으며, 또한 Filamentary Ni의 우수한 성능은 넓은 비표면적(5.86 m2/g)에 의한 반응면적의 증가에 기인한 것으로 사료된다. The intrinsic catalytic activity (ml / min.m 2 ) of each catalyst electrode was analyzed by the specific surface area analysis of the pasted catalytic electrode through BET, and Co was 122.6 ml / min.m 2 . It was confirmed that the catalyst effect on NaBH 4 hydrolysis was more than two times higher, and the excellent performance of the filamentary Ni was due to the increase of the reaction area due to the large specific surface area (5.86 m 2 / g).

[도 6]는 Filamentary Ni-Co mixture(20:80 wt.%) 와 nano-sized Co on C 촉매의 수소발생특성을 보여주고 있다. 두 가지 촉매 모두 입자크기 마이크로 사이즈의 Co 촉매에 비하여 30 % 이상 증가한 최대수소발생속도를 보이는 우수한 결과를 나타내고 있다. 6 shows the hydrogen evolution characteristics of the filamentary Ni-Co mixture (20:80 wt.%) And the nano-sized Co on C catalyst. Both catalysts showed excellent results with maximum hydrogen evolution rate increased by more than 30% compared to particle size micro sized Co catalyst.

특히 Filamentary Ni-Co mixture 촉매의 경우는 촉매극 내부에 미세한 기공의 형성을 통한 NaBH4 solution의 원활한 침투를 가능하게 함으로써 성능이 증가하였으며, nano-sized Co on C 촉매는 size effect에 의한 성능의 향상으로 해석된다. 이와 같은 Co based 촉매는 Pt, Ru 촉매에 비하여 소재의 가격도 매우 낮아서 NaBH4 알칼라인 용액의 수소발생에 관한 고성능·저가격의 촉매로서 기대할 수 있다. In particular, in the case of the Filamentary Ni-Co mixture catalyst, the performance was increased by enabling the infiltration of NaBH 4 solution through the formation of fine pores inside the cathode, and the performance of the nano-sized Co on C catalyst was improved by the size effect. Is interpreted as Such Co based catalysts are much lower in price than Pt and Ru catalysts and can be expected as high performance and low cost catalysts for hydrogen evolution in NaBH 4 alkaline solutions.

현재 수소저장법은 기체저장법, 액체저장법, 고체저장법이 있다. 이중 기체 저장법은 저장할 수 있는 용량이 작아서 시스템이 커지는 문제점이 있고, 액체수소 저장법은 압축기체저장법에 비하여 저장밀도(70g/리터)는 크지만 수소를 액화점인 -235℃도 이하로 낮추어 액화시켜 저장하는 방법으로 이때 많은 에너지가 소모되고 저장시에 기화하지 않게 단열성이 큰 극저온 용기를 사용해야 하는 문제점 때문에 경제성면에서 수소저장방법으로는 적합하지 않다. Currently, hydrogen storage includes gas storage, liquid storage, and solid storage. The dual gas storage method has a problem that the system is large due to the small storage capacity. The liquid hydrogen storage method has a larger storage density (70 g / liter) than the liquid storage method, but liquefies hydrogen by lowering it below the liquefaction point of -235 ° C. As a method of storage, it is not suitable as a hydrogen storage method in terms of economics because of the problem that a large amount of energy is consumed and a cryogenic container having a large thermal insulation is used so as not to vaporize during storage.

고체저장법인 수소저장합금 역시도 수소저장용량 및 수소화반응속도가 우수한 수소저장합금을 개발하는 것이 선행되어야 한다. 또한 최근 활발하게 연구가 진행되고 있는 카본계 수소화물의 연구는 아직까지 시스템의 재연성 및 신뢰성이 크게 미흡한 실정이다. The hydrogen storage alloy, which is a solid storage method, should also be preceded by the development of a hydrogen storage alloy having excellent hydrogen storage capacity and hydrogenation reaction rate. In addition, the study of carbon-based hydride, which is being actively researched in recent years, is a situation in which the reproducibility and reliability of the system are still insufficient.

그에 비해서 NaBH4를 이용한 수소저장법의 경우 액체상태의 수소저장이 가능하고 단위무게당 수소저장밀도(5wt%∼20wt%)가 지금까지 개발된 다른 수소저장매체보다 훨씬 큰 것으로 알려져 있다. 따라서 수소에너지를 이용한 여러 가지 산업분야 (연료전지용 수소저장시스템, 수소자동차용 연료저장시스템, 전기자동차 및 소형전자기기의 구동원인 Ni/MH 2차전지, 자동차 냉난방기용 Heat-pump 시스템, 자동차용 초기매연제거시스템, 산업페열을 이용한 Heat-upgrading 시스템등)에 가장 적합한 저장매체로서 매우 다양하게 응용될 수 있다. On the other hand, the hydrogen storage method using NaBH 4 is known to be capable of hydrogen storage in the liquid state and the hydrogen storage density per unit weight (5wt% to 20wt%) is much larger than other hydrogen storage media developed so far. Therefore, various industrial fields using hydrogen energy (Hydrogen storage system for fuel cell, Fuel storage system for hydrogen car, Ni / MH secondary battery which is the driving source of electric vehicle and small electronic device, Heat-pump system for automobile air-conditioner, Automobile initial It is the most suitable storage medium for soot removal system, heat-upgrading system using industrial waste, etc. and it can be applied in various ways.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 예로 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자 에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.In the above, the present invention has been illustrated and described with reference to specific preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the general knowledge in the technical field to which the present invention belongs does not depart from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be made by the person who owns it.

Claims (5)

NaBH4 알칼라인 용액을 이용하는 수소발생 시스템에 있어서,In a hydrogen generation system using NaBH 4 alkaline solution, 페이스트 형태의 촉매극이 구비된 반응관이 구비되며,The reaction tube is provided with a catalyst electrode in the form of a paste, 상기 반응관 내에 NaBH4 알칼라인 용액이 주입되어 상기 촉매극 표면에서 수소 가스가 발생되고, 상기 발생되는 수소가스가 상기 반응관에 연결된 플로우 미터(flow meter)를 통하여 발생속도가 측정됨을 특징으로 하는 NaBH4 알칼라인 용액의 수소저장 및 발생장치.NaBH 4 alkaline solution is injected into the reaction tube to generate hydrogen gas at the surface of the cathode, and the generated hydrogen gas is measured through a flow meter connected to the reaction tube. 4 Hydrogen storage and generator for alkaline solution. 제 1항에 있어서, 결합제인 PTFE(polytetrafluorothylene) emulsion과 SBR(stylenebutadienerubber) emulsion으로 제조된 페이스트(paste) 형태의 촉매극을 사용하는 NaBH4 알칼라인 용액의 수소저장 및 발생장치.The hydrogen storage and generation apparatus of a NaBH 4 alkaline solution according to claim 1, which uses a catalyst electrode in the form of a paste prepared from a binder of polytetrafluorothylene (PTFE) and a stylenebutadienerubber (SBR) emulsion. 제 1항에 있어서, 증점제인 HPMC(Hydroxi-pluoro-methyl-cellulose) solution (2.0wt.%, 3600cps)으로 제조된 페이스트(paste) 형태의 촉매극을 사용하는 NaBH4 알칼라인 용액의 수소저장 및 발생장치.According to claim 1, hydrogen storage and generation of NaBH 4 alkaline solution using a paste-type catalyst electrode prepared with a thickening agent HPMC (Hydroxi-pluoro-methyl-cellulose) solution (2.0wt.%, 3600cps) Device. 제 1항에 있어서, 페이스트를 로딩(loading)하는 기판(substrate)으로 Carbon paper, Ni-mesh, Ni-foam을 사용하는 NaBH4 알칼라인 용액의 수소저장 및 발생장치.The hydrogen storage and generation apparatus of NaBH 4 alkaline solution using carbon paper, Ni-mesh, and Ni-foam as a substrate for loading a paste. 제 1항에 있어서, 페이스트 촉매극에 사용되는 촉매물질로서 Filamenatary Ni (~100 mn), Spherical Ni(~5um), Flake Ni, Ni on Carbon, Co, Co on Carbon, LaNi5.0-xAlx(x = 0 ~ 5.0), ZrVxNi2 .0-x(x = 0 ~ 2.0)을 사용하는 NaBH4 알칼라인 용액의 수소저장 및 발생장치.The method according to claim 1, wherein the catalyst material used in the paste catalyst electrode is Filamenatary Ni (~ 100 mn), Spherical Ni (~ 5um), Flake Ni, Ni on Carbon, Co, Co on Carbon, LaNi 5.0-x Al x ( x = 0 ~ 5.0), hydrogen storage and generator of NaBH 4 alkaline solution using ZrV x Ni 2 .0-x (x = 0 ~ 2.0).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013018993A2 (en) * 2011-07-29 2013-02-07 휴그린파워(주) Metal-foam catalyst for hydrogen generation from chemical hydride and method for manufacturing same
WO2013018993A3 (en) * 2011-07-29 2013-04-04 휴그린파워(주) Metal-foam catalyst for hydrogen generation from chemical hydride and method for manufacturing same

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