KR20140136256A - Method and process of metal catalyst for fuel cell using a complex compound, and fuel cell electrode adopting the catalyst and fuel cell comprising the electrode - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a metal catalyst for a fuel cell using a complex compound and, more particularly, to a method for manufacturing a metal catalyst for a fuel cell comprising the steps of: forming a carbon-based catalyst substrate doped with a chelating agent by mixing a carbon-based catalyst substrate, a chelating agent and a first solvent, adding a reducing agent and thereby conducting primary reduction; forming a transition metal precursor-mixed solution by mixing transition metal precursors in a second solvent; and forming a metal catalyst by dispersing the carbon-based catalyst substrate doped with the chelating agent in the transition metal precursor-mixed solution, adding a reducing agent and thereby conducting secondary reduction. According to the present invention, the electrochemical efficiency of a metal catalyst can be increased while not including platinum or reducing the content thereof and an economical fuel cell can be manufactured by realizing maximal efficiency in the manufacture thereof.

Description

착화합물을 이용한 연료전지용 금속촉매의 제조방법 및 공정, 이를 이용하는 연료전지용 전극 및 연료전지{METHOD AND PROCESS OF METAL CATALYST FOR FUEL CELL USING A COMPLEX COMPOUND, AND FUEL CELL ELECTRODE ADOPTING THE CATALYST AND FUEL CELL COMPRISING THE ELECTRODE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and a device for manufacturing a metal catalyst for a fuel cell using a complex compound, an electrode for a fuel cell and a fuel cell using the same,

본 발명은 착화합물을 이용하는 연료전지용 금속촉매의 제조방법에 관한 것으로, 탄소계 촉매담체의 표면에 킬레이트제를 도핑 하는 공정 및 2 Step 환원 공정에 의하여 촉매입자의 크기가 작고, 담지효율이 향상되도록 하는 연료전지용 금속촉매의 제조방법과 이를 이용한 연료전지용 전극 및 연료전지에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing a metal catalyst for a fuel cell using a complex, and a method for producing a metal catalyst for a fuel cell, which comprises a step of doping a chelating agent on the surface of a carbon- A method for manufacturing a metal catalyst for a fuel cell, and an electrode and a fuel cell for a fuel cell using the same.

오늘날 환경오염 문제와 자원의 고갈로 인하여 대체에너지에 대한 관심이 증대되고 있는 가운데, 특히 에너지 효율이 높은 연료전지가 에너지 전환 장치로 많은 관심을 받고 있으며, 이러한 연료전지는 소형 전기/전자 제품은 물론 산업용, 가정용 및 차량 구동용 전력공급에 이르기까지 다양한 분야에 적용 될 수 있다. Today, due to environmental pollution problems and depletion of resources, interest in alternative energy is increasing. Especially, energy-efficient fuel cells are attracting much attention as energy conversion devices. Industrial, household, and vehicle-powered power supplies.

연료전지의 종류는 전해질에 의해 분류될 수 있으며, 수소 이온교환막 연료전지(Proton exchange membrane fuel cell, PEMFC), 직접메탄올 연료전지(Direct methanol fuel cell, DMFC), 알칼리 연료전지(Alkaline fuel cell, AFC) 및 인산 연료전지(Phosphoric acid fuel cell, PAFC) 등으로 구분 된다.The types of fuel cells can be classified by electrolytes and include a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), a direct methanol fuel cell (DMFC), an alkaline fuel cell (AFC) ) And phosphoric acid fuel cells (PAFCs).

전기화학반응으로부터 전기를 생산하는 전극촉매는 상기의 연료전지를 구성하는 핵심 부품으로 전이금속류 및 귀금속류가 주로 사용되며, 그 중에서도 특히 백금계의 귀금속은 높은 전류밀도, 화학공격에 대한 높은 저항성 및 저온에서의 훌륭한 전기화학적 반응성 등 전기적으로 안정적인 특성을 지닌다. 이와 같이 산화환원반응에 있어서 큰 장점을 제공하는 백금계 귀금속은 현재 연료전지에 사용되는 전극촉매의 주류를 이루고 있다.BACKGROUND ART Electrode catalysts for producing electricity from an electrochemical reaction are mainly composed of transition metals and precious metals, and particularly, platinum-based precious metals have high current density, high resistance to chemical attack, and low temperature And excellent electrochemical reactivity at the same time. The platinum-based noble metal, which provides a great advantage in the oxidation-reduction reaction, is currently the mainstream of electrode catalysts used in fuel cells.

하지만 희귀금속인 백금계 귀금속의 높은 비용 때문에, 그 상용화를 위하여 지난 수십여 년 간 경제적인 어려움을 극복하려는 연구 개발들이 이루어져 왔으며, 이를 위해서는 kW당 백금 사용량이 0.2g 이하로 감소되어야 한다고 보고되고 있다.However, due to the high cost of rare metals such as platinum-based precious metals, research and development efforts have been made to overcome economic difficulties over the past several decades in order to commercialize them, and it has been reported that platinum usage per kW should be reduced to 0.2 g or less .

현재 백금을 전혀 사용하지 않거나 순수 백금의 사용량을 줄인 합금촉매 소재의 연구가 활발하게 진행되고 있으나, 지금까지 개발된 비백금 촉매의 활성으로는 연료전지용 전극에 적용하는데 현실적으로 많은 어려움이 있는 것이 사실이며, 순수 백금에 비해 적은 양의 백금을 사용하는 합금촉매 소재의 개발 및 반응 시 백금의 손실 양을 최소화 하는 방법에 관한 연구개발이 요구된다고 할 것이다.
Currently, studies on alloy catalyst materials that do not use platinum at all or reduce the amount of pure platinum are being actively conducted, but it is a fact that there is a real difficulty in applying to the fuel cell electrode as the activity of the platinum catalyst so far developed , Research and development of a method for minimizing the loss of platinum in the development and reaction of an alloy catalyst material using a small amount of platinum compared to pure platinum will be required.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하고자, 금속촉매 제조 시의 담지수율을 높이고, 전기화학 반응 중 일어나는 금속촉매의 손실량을 줄임으로서, 전기전도도 효율을 높여 성능이 향상될 수 있도록 하는 연료전지용 금속촉매의 제조방법을 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a metal catalyst for a fuel cell which can improve the efficiency of the electrical conductivity and improve the performance by reducing the metal catalyst loss during the electrochemical reaction, And a method for producing the catalyst.

또한 본 발명은 상기 연료전지용 금속촉매를 포함하는 연료전지용 전극 및 이를 포함하는 연료전지를 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.
It is another object of the present invention to provide a fuel cell electrode including the metal catalyst for a fuel cell and a fuel cell including the same.

상기 과제를 해결하기 위하여,In order to solve the above problems,

일 양태로서 본 발명은, 탄소계 촉매담체, 킬레이트제 및 제1용매를 혼합하고, 환원제를 첨가하여 1차 환원시켜 킬레이트제가 도핑된 탄소계 촉매담체를 형성하는 단계; 전이금속 전구체를 제2용매에 혼합하여 전이금속 전구체 혼합액을 형성하는 단계; 상기 전이금속 전구체 혼합액에 상기 킬레이트제가 도핑된 탄소계 촉매담체를 분산시키고, 환원제를 첨가하여 2차 환원시켜 금속촉매를 형성하는 단계;를 포함하는 연료전지용 금속촉매의 제조방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for producing a carbon-based catalyst, comprising: mixing a carbon-based catalyst carrier, a chelating agent, and a first solvent; Mixing a transition metal precursor with a second solvent to form a transition metal precursor mixture; Dispersing the carbonaceous catalyst carrier doped with the chelating agent into the transition metal precursor mixture, and adding a reducing agent to the metal catalyst to form a metal catalyst, thereby forming a metal catalyst.

다른 양태로서 본 발명은, 상기의 제조방법에 따라 제조된 연료전지용 금속촉매를 포함하는 연료전지용 전극을 제공한다.In another aspect, the present invention provides an electrode for a fuel cell comprising a metal catalyst for a fuel cell manufactured according to the above-described manufacturing method.

또 다른 양태로서 본 발명은, 상기 연료전지용 전극을 포함하는 연료전지를 제공한다.
In yet another aspect, the present invention provides a fuel cell including the electrode for a fuel cell.

본 발명에 따르면, 탄소계 촉매담체에 킬레이트제를 도핑 함에 따라 전이금속의 함량을 줄이면서도 전기화학적 효율이 높은 연료전지용 금속촉매를 제조할 수 있도록 하여 경제적인 연료전지 제작에 기여할 수 있게 된다. 또한 2 Step 환원공정을 거쳐 연료전지용 금속촉매의 제조에 있어 최대의 담지 효율을 발휘할 수 있도록 한다.
According to the present invention, a chelating agent is doped to a carbon-based catalyst support, thereby making it possible to manufacture a metal catalyst for a fuel cell having a high electrochemical efficiency while reducing the content of transition metals, thereby contributing to the production of an economical fuel cell. In addition, through the two step reduction process, it is possible to exhibit the maximum carrying efficiency in the production of the metal catalyst for the fuel cell.

도 1은 본 발명의 일부 실시예에 따라 제조된 금속촉매의 1.0M H2SO4 전해액에서 측정된 순환 전류밀도-전압곡선의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예에 따라 제조된 금속촉매의 1.0M H2SO4 + 2.0M CH3OH 전해액에서 측정된 순환 전류밀도-전압곡선의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예에 따라 제조된 금속촉매의 투과전자현미경(TEM) 사진을 나타낸 것이다. (⒜: 실시예 1, ⒝: 비교예 1, ⒞: 비교예 2)
도 4는 본 발명의 일부 실시예에 따라 제조된 금속 촉매의 X-선회절분석(XRD)의 측정결과를 나타내는 그래프이다.
Figure 1 is a graphical representation of a metal catalyst prepared according to some embodiments of the present invention, 1.0M H 2 SO 4 A graph showing the results of the cyclic current density-voltage curve measured in the electrolytic solution.
Figure 2 is a graphical representation of a metal catalyst prepared according to some embodiments of the present invention in 1.0 M H 2 SO 4 + 2.0M CH 3 OH A graph showing the results of the cyclic current density-voltage curve measured in the electrolytic solution.
Figure 3 shows a transmission electron microscope (TEM) photograph of a metal catalyst prepared according to some embodiments of the present invention. (A): Example 1, (b): Comparative Example 1, (2): Comparative Example 2)
4 is a graph showing the results of X-ray diffraction analysis (XRD) of metal catalysts prepared according to some embodiments of the present invention.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

일 양태에 의하면, 본 발명은 탄소계 촉매담체, 킬레이트제 및 제1용매를 혼합하고, 환원제를 첨가하여 1차 환원시켜 킬레이트제가 도핑된 탄소계 촉매담체를 형성하는 단계; 전이금속 전구체를 제2용매에 혼합하여 전이금속 전구체 혼합액을 형성하는 단계; 상기 전이금속 전구체 혼합액에 상기 킬레이트제가 도핑된 탄소계 촉매담체를 분산시키고, 환원제를 첨가하여 2차 환원시켜 금속촉매를 형성하는 단계;를 포함하는 연료전지용 금속촉매의 제조방법에 관한 것이다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a method for preparing a carbon-based catalyst carrier, comprising: mixing a carbon-based catalyst carrier, a chelating agent, and a first solvent, and adding a reducing agent to perform a primary reduction to form a chelating agent- Mixing a transition metal precursor with a second solvent to form a transition metal precursor mixture; Dispersing the carbonaceous catalyst carrier doped with the chelating agent into the transition metal precursor mixture, and adding a reducing agent to the metal catalyst to form a metal catalyst, thereby forming a metal catalyst.

상기와 같이 본 발명에 따른 제조방법은 탄소계 촉매담체를 킬레이트제로 도핑 하여 금속촉매의 입자크기를 제어하고, 고르게 분산되도록 하여 촉매의 활성을 향상시키도록 한 것으로, 상기 금속촉매는 입자의 직경이 1.5~2.5nm인 것을 특징으로 한다.
As described above, the production method according to the present invention is to improve the activity of the catalyst by controlling the particle size of the metal catalyst and uniformly dispersing the metal catalyst by doping with the chelating agent. In the metal catalyst, And is 1.5 to 2.5 nm.

킬레이트제로 도핑된 탄소계 촉매담체는 금속이온의 촉매담체에의 담지수율을 높이고, 금속촉매의 담지과정을 안정화시키는 특성을 제공하며, 상기와 같은 특성은 킬레이트 효과로 설명될 수 있다. 일반적으로 공유결합은 결합하는 원자 간에 서로 전자를 제공하여 공유함으로써 결합을 형성하나, 배위결합은 한 원자만이 일방적으로 전자를 제공하고 다른 한 원자는 전자를 받기만하여 결합을 형성한다. 킬레이트제는 금속이온에 일방적으로 전자를 제공함으로써 안정된 배위결합이 형성되도록 하여, 킬레이트제로 도핑된 탄소계 촉매담체는 두 군데 이상에서 금속이온과 배위결합을 형성한다. 이와 같이 킬레이트제와 전이금속이 강한 결합을 형성함에 따라, 전이금속 입자가 탄소계 촉매담체에 고르게 분산될 수 있도록 하며, 또한 전이금속입자의 크기가 발달되는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있는 것으로 사료된다.
The chelate-doped carbon-based catalyst carrier provides a property of increasing the deposition of metal ions on the catalyst carrier and stabilizing the loading process of the metal catalyst, and such characteristics can be explained by the chelating effect. In general, covalent bonds form bonds by sharing and sharing electrons with each other, but in coordination bonding, only one atom unilaterally provides electrons and the other atom accepts electrons to form a bond. The chelating agent provides unidirectional electrons to the metal ion to form a stable coordination bond, so that the chelating agent-doped carbon-based catalyst carrier forms coordination bonds with the metal ion in more than one place. As the chelating agent and the transition metal form strong bonds, the transition metal particles can be dispersed evenly on the carbon-based catalyst carrier, and the effect of preventing the size of the transition metal particles from being developed can be obtained. do.

또한 본 발명에 따른 제조방법은 2 Step 환원공정을 거치도록 함으로써 담지수율을 높이도록 한다. 탄소계 촉매담체, 킬레이트제 및 전이금속 전구체를 모두 혼합하여 1 Step 환원공정으로 환원하는 경우, 전이금속과의 결합력이 강한 킬레이트제가 탄소계 촉매담체에 도핑 되기에 앞서 전이금속과 결합하게 되어 전이금속의 담지수율이 낮아지는 원인이 된다. 따라서 2 Step 환원공정으로 나누어, 탄소계 촉매담체에 킬레이트제를 확실하게 도핑한 후, 상기의 킬레이트제로 도핑된 탄소계 촉매담체에 전이금속 전구체를 담지시킴으로써 최상의 담지수율을 얻어낼 수 있게 된다.
In addition, the manufacturing method according to the present invention increases the deposition yield by carrying out a two-step reduction process. When a carbon-based catalyst carrier, a chelating agent, and a transition metal precursor are all mixed and reduced by a one-step reduction process, a chelating agent having a strong binding force with a transition metal is combined with a transition metal before being doped in the carbon- Which results in lowering the yield of carrying. Therefore, it is possible to obtain the best carrying yield by dividing the carbon-based catalyst carrier by the two-step reduction process and reliably doping the chelating agent, and then supporting the transition metal precursor on the carbon-based catalyst carrier doped with the chelating agent.

이와 같은 본 발명의 제조방법에 대한 이해를 돕기 위하여 보다 상세하게 기술하면 다음과 같다.
In order to facilitate understanding of the manufacturing method of the present invention as described above, it will be described in detail as follows.

먼저, 탄소계 촉매담체 및 킬레이트제를 제1용매에 혼합한 뒤 환원제를 첨가하여 1차 환원시켜 킬레이트제가 도핑된 탄소계 촉매담체를 형성한다. 이는 탄소계 촉매담체에 킬레이트제를 화학적 환원으로 코팅하는 단계로, 상기 탄소계 촉매담체는 전기 전도성이 좋고, 표면적이 넓은 활성탄, 카본 블랙, 그래핀 및 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 하나 이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.First, a carbon-based catalyst support and a chelating agent are mixed with a first solvent, followed by a primary reduction by adding a reducing agent to form a chelate-doped carbon-based catalyst support. This is a step of chemically reducing a chelating agent to a carbon-based catalyst carrier, and the carbon-based catalyst carrier is at least one selected from the group consisting of activated carbon, carbon black, graphene and carbon nanotubes having good electrical conductivity and a wide surface area It is preferable to use them.

상기 킬레이트제는 EDTA, EGTA, 에틸렌디아민, 디에틸트리아민, 트리엔틴, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, 헥사에틸렌셉타민, 디프로필렌트리아민, 트리프로필렌테트라민, 테트라프로필렌펜타민, 펜타프로필렌헥사민, 헥사프로필렌셉타민, (2-아미노에틸)-프로판디아민, (2-아미노프로필)-에탄디아민옥신 및 ο-페난트롤린으로 이루어지 군으로부터 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다.The chelating agent may be selected from the group consisting of EDTA, EGTA, ethylenediamine, diethyltriamine, trientine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, hexaethyleneheptamine, dipropylenetriamine, tripropylenetetramine, (2-aminopropyl) -ethanediamine oxine, and o -phenanthroline may be selected from the group consisting of hexamethylenetetramine, pentapropylene hexamine, hexapropyleneequetimine, (2-aminoethyl) -propanediamine,

상기 제1용매는 에탄올, 메탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 수용성 성질을 가진 킬레이트제가 용매에 쉽게 녹지 않도록 하는 유기용매를 사용해야 하고, 환원제를 첨가한 후 탄소계 촉매담체에 킬레이트제가 충분히 도핑될 수 있도록 55℃ 내지 60℃에서 12시간 내지 24시간 동안 교반해야 하며, 상기 환원제는 소디움 브로하이드라이드, 하이드라진, 수산화나트륨 및 포름알데히드로 이루어지는 군으로부터 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다.The first solvent may be at least one selected from the group consisting of ethanol, methanol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and mixtures thereof. More preferably, the chelating agent having water- , And after the addition of the reducing agent, the carbon-based catalyst carrier should be stirred at 55 ° C to 60 ° C for 12 to 24 hours so that the chelating agent can be sufficiently doped, and the reducing agent may be sodium bromide, hydrazine , Sodium hydroxide and formaldehyde may be selected and used.

또한 상기 단계에 있어서, 상기 탄소계 촉매담체와 킬레이트제의 함량비는 1 : 1 내지 10.5인 것이 바람직하다. 상기 킬레이트제의 첨가량이 상기 하한에 미달하는 경우 탄소계 촉매담체와의 반응이 원활히 이루어지지 않아 킬레이트제로 도핑된 탄소계 촉매담체가 충분히 형성되지 않는 문제가 있고, 상기 상한을 초과하는 경우 미반응 화합물들의 응집현상으로 인하여 용액 내에 부산물이 과다하게 생성되고, 이에 따라 금속촉매의 담지효율이 떨어지는 문제가 있어 바람직하지 못하다.
Also, in the above step, the content ratio of the carbon-based catalyst carrier to the chelating agent is preferably 1: 1 to 10.5. When the added amount of the chelating agent is less than the lower limit, the reaction with the carbon-based catalyst carrier is not smoothly carried out, and thus the carbon-based catalyst carrier doped with the chelating agent is not sufficiently formed. The byproducts are excessively generated in the solution due to the agglomeration phenomenon of the metal catalyst, and thus the efficiency of supporting the metal catalyst is lowered.

다음으로, 전이금속 전구체를 제2용매에 혼합하여 전이금속 전구체 혼합액을 형성한다. 이는 전이금속 전구체를 용매에 분산시키는 단계로, 상기 전이금속 전구체는 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru), 코발트(Co), 니켈(Ni), 텅스텐(W) 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 전이금속을 포함하는 화합물을 이용할 수 있으며, 상기 제2용매는 물, 우레아, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜 또는 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다. Next, the transition metal precursor is mixed with the second solvent to form a transition metal precursor mixture. Wherein the transition metal precursor is selected from the group consisting of Pt, Pd, Ru, Co, Ni, T and Ti, ), And the second solvent may be at least one selected from the group consisting of water, urea, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol or a mixture thereof Can be used.

또한 상기 전이금속 전구체는 탄소계 촉매담체에 대하여 10 내지 30 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 전이금속 전구체의 첨가량이 상기 하한에 미달하는 경우 담지되는 전이금속의 양이 충분치 못한 문제가 있고, 상기 상한을 초과하는 경우 미반응 화합물들의 응집현상 및 금속촉매입자의 크기를 증가시키는 문제가 있어 바람직하지 못하다.The transition metal precursor is preferably added in an amount of 10 to 30 wt% based on the carbon-based catalyst support. If the addition amount of the transition metal precursor is below the lower limit, there is a problem that the amount of the transition metal to be supported is insufficient. If the amount exceeds the upper limit, there is a problem that the unreacted compounds are agglomerated and the size of the metal catalyst particle is increased I can not.

또한 상기 전이금속 전구체의 분산이 원활하게 이루어 질 수 있도록, 전이금속 전구체의 함량은 제2용매에 대하여 0.01 내지 10mg/ml의 비율인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 12시간 내지 24시간 동안 교반하여 용매에 잘 분산될 수 있도록 해야 한다.
The content of the transition metal precursor is preferably 0.01 to 10 mg / ml relative to the second solvent, more preferably 12 to 24 hours so that the transition metal precursor can be dispersed smoothly It should be well dispersed in the solvent.

그리고, 상기 전이금속 전구체 혼합액에 상기 킬레이트제가 도핑된 탄소계 촉매담체를 분산시키고, 환원제를 첨가하여 2차 환원시켜 금속촉매를 형성한다. 이는 탄소계 촉매담체에 전이금속 입자를 담지하는 단계로, 전이금속 전구체 혼합액과 킬레이트제가 도핑된 탄소계 촉매담체의 혼합액을 첨가제를 이용하여 pH 10~12로 적정시킨 후, 환원제를 첨가하여 환원시켜야 하며, 보다 바람직하게는 80 내지 170℃에서 4시간 내지 5시간 동안 200~600rpm으로 가열 및 교반해야 한다.
Then, the carbon-based catalyst carrier doped with the chelating agent is dispersed in the transition metal precursor mixture, and a reducing agent is added thereto to form a metal catalyst by secondary reduction. This is a step of supporting the transition metal particles on the carbon-based catalyst carrier, and the mixture of the transition metal precursor mixture and the chelating agent-doped carbon-based catalyst carrier is titrated to pH 10 to 12 using an additive, And more preferably at 80 to 170 占 폚 for 4 hours to 5 hours at 200 to 600 rpm.

상기의 온도범위 및 교반속도 범위에서 전이금속 입자가 탄소계 촉매담체에 보다 원활하게 분산될 수 있으며, 상기 환원제는 소디움 브로하이드라이드, 하이드라진, 수산화나트륨 및 포름알데히드로 이루어지는 군으로부터 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
The transition metal particles can be more smoothly dispersed in the carbon-based catalyst carrier in the temperature range and the stirring speed range, and the reducing agent is selected from the group consisting of sodium bromohydride, hydrazine, sodium hydroxide and formaldehyde Can be used.

본 발명의 다른 양태에 의하면, 본 발명은 상기의 제조방법에 따라 제조된 연료전지용 금속촉매를 포함하는 연료전지용 전극을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an electrode for a fuel cell comprising a metal catalyst for a fuel cell manufactured according to the above-described manufacturing method.

또한 본 발명의 다른 양태에 의하면, 본 발명은 상기의 연료전지용 전극을 포함하는 연료전지를 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a fuel cell including the electrode for a fuel cell.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example

<실시예 1> EDTA-2Na 도핑처리 및 2 Step 환원 공정에 의한 백금촉매의 제조&Lt; Example 1 > Preparation of platinum catalyst by EDTA-2Na doping treatment and two-step reduction process

0.2g의 그래핀 옥사이드(Graphene oxide ;GO)를 메탄올 50ml에 분산하여 제조한 탄소계 촉매담체용액과, 2.1g의 EDTA-2Na를 메탄올 50ml에 분산하여 제조한 킬레이트제용액을 혼합하여, 60분간의 초음파 처리로 분산시킨 후, 환원제를 첨가하여 환원하는 과정에서 55~60℃에서 12시간 동안 250rpm으로 가열 및 교반하고, 상온(25℃)까지 냉각하였다.A carbon-based catalyst carrier solution prepared by dispersing 0.2 g of graphene oxide (GO) in 50 ml of methanol and a chelating agent solution prepared by dispersing 2.1 g of EDTA-2Na in 50 ml of methanol were mixed, And the mixture was heated and stirred at 55 to 60 ° C for 12 hours at 250 rpm and then cooled to room temperature (25 ° C).

상기 제1혼합액에 100ml의 메탄올을 첨가하여 혼합물을 분산 및 희석시킨 후, 그 파우더를 얻기 위하여 필터링을 거쳐, 원심분리기를 이용해 메탄올, 에탄올 또는 증류수로 세척한 후 24시간 동안 동결건조 하였다.100 ml of methanol was added to the first mixture to disperse and dilute the mixture. The mixture was filtered to obtain a powder, washed with methanol, ethanol or distilled water using a centrifuge, and freeze-dried for 24 hours.

다음, 0.058g의 염화백금산염(H2PtCl6·6H2O)을 에틸렌 글리콜 53ml에 분산하여 제조한 백금전구체 혼합액에 상기 동결건조시킨 EDTA가 도핑된 그래핀 옥사이드(EDTA-GO)를 분산하고, 1.0M의 NaOH 수용액을 이용하여 pH12까지 적정하여 환원시킨 후, 120℃에서 4시간 동안 350rpm으로 가열 및 교반하고, 상온(25℃)까지 냉각시켰다.Next, the lyophilized EDTA-doped graphene oxide (EDTA-GO) was dispersed in a platinum precursor mixture prepared by dispersing 0.058 g of chloroplatinic acid salt (H 2 PtCl 6 .6H 2 O) in 53 ml of ethylene glycol , And the solution was titrated to pH 12 with 1.0 M NaOH aqueous solution and reduced. The mixture was heated and stirred at 120 rpm for 4 hours at 350 rpm, and cooled to room temperature (25 캜).

상기 제2혼합액의 파우더를 얻기 위하여 필터링을 거쳐, 원심분리기를 이용해 메탄올, 에탄올 또는 증류수로 세척한 후 24시간 동안 동결건조 하였다.
After filtering to obtain the powder of the second mixed solution, it was washed with methanol, ethanol or distilled water using a centrifuge and freeze-dried for 24 hours.

<< 비교예Comparative Example 1>  1> EDTAEDTA -2-2 NaNa 도핑처리 및 1  Doping and 1 StepStep 환원 공정에 의한 백금촉매의 제조 Preparation of Platinum Catalyst by Reduction Process

0.2g의 그래핀 옥사이드(GO)를 메탄올 50ml에 분산하여 제조한 탄소계 촉매담체용액과, 2.1g의 EDTA-2Na를 메탄올 50ml에 분산하여 제조한 킬레이트제용액을 혼합하여, 60분간의 초음파 처리로 분산시켰다.A carbon-based catalyst carrier solution prepared by dispersing 0.2 g of graphene oxide (GO) in 50 ml of methanol and a chelating agent solution prepared by dispersing 2.1 g of EDTA-2Na in 50 ml of methanol were mixed and ultrasonicated for 60 minutes &Lt; / RTI &gt;

상기 혼합용액에 0.058g의 염화백금산염(H2PtCl6·6H2O)을 분산하고, 1.0M의 NaOH 수용액을 이용하여 pH12까지 적정하여 환원시킨 후, 120℃에서 4시간 동안 350rpm으로 가열 및 교반하고, 상온(25℃)까지 냉각시켰다.0.058 g of chloroplatinic acid salt (H 2 PtCl 6 .6H 2 O) was dispersed in the mixed solution, and the solution was titrated to pH 12 using 1.0 M NaOH aqueous solution and reduced. The mixture was heated at 120 ° C. for 4 hours at 350 rpm, Followed by cooling to room temperature (25 DEG C).

상기 냉각된 혼합용액의 파우더를 얻기 위하여 필터링을 거쳐, 원심분리기를 이용해 메탄올, 에탄올 또는 증류수로 세척한 후 24시간 동안 동결건조 하였다.
The cooled mixture solution was filtered to obtain a powder, washed with methanol, ethanol or distilled water using a centrifuge, and lyophilized for 24 hours.

<< 비교예Comparative Example 2> 1  2> 1 StepStep 환원 공정에 의한 백금촉매의 제조 Preparation of Platinum Catalyst by Reduction Process

0.058g의 염화백금산염(H2PtCl6·6H2O)을 에틸렌 글리콜 53ml에 분산하고, 1.0M의 NaOH 수용액을 이용하여 pH12까지 적정하여 환원시켰다.0.058 g of chloroplatinic acid salt (H 2 PtCl 6 .6H 2 O) was dispersed in 53 ml of ethylene glycol and titrated to pH 12 using 1.0 M aqueous NaOH solution for reduction.

상기의 환원된 혼합용액에 그래핀 옥사이드(GO)를 첨가하고 20분간의 초음파처리로 분산시킨 후, 120℃에서 4시간 동안 350rpm으로 가열 및 교반하고, 상온(25℃)까지 냉각시켰다.Grapein oxide (GO) was added to the reduced mixed solution and dispersed by ultrasonic treatment for 20 minutes. Then, the mixture was heated and stirred at 120 rpm for 4 hours at 350 rpm, and then cooled to room temperature (25 캜).

상기 냉각된 혼합용액의 파우더를 얻기 위하여 필터링을 거쳐, 원심분리기를 이용해 메탄올, 에탄올 또는 증류수로 세척한 후 24시간 동안 동결건조 하였다.
The cooled mixture solution was filtered to obtain a powder, washed with methanol, ethanol or distilled water using a centrifuge, and lyophilized for 24 hours.

실험예Experimental Example

<< 실험예Experimental Example 1> 전기화학적 특성 1> Electrochemical properties

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 연료전지용 금속촉매에 대한 삼전극실험(Three electrode experimental)을 수행하여 그 결과를 도 1 및 도 2에 나타내었다. 이 때 상대전극은 백금 와이어, 기준전극은 Ag/AgCl, 작동전극은 GCE(Glass Carbon Electrode)를 사용하였으며, 상기의 상대전극, 기준전극 및 작동전극을 전해질(1.0M H2SO4 또는 1.0M H2SO4+2.0M CH3OH)에 함께 담궈 순환 전류밀도-전압곡선을 측정하였다.
Three electrode experiments were performed on the metal catalysts for fuel cells prepared according to the Examples and Comparative Examples, and the results are shown in FIGS. 1 and 2. FIG. The relative electrode, the reference electrode, and the working electrode were immersed in an electrolyte (1.0 M H 2 SO 4 or 1.0 MH 2 SO 4 + 2.0M CH 3 OH) to measure the circulating current density-voltage curve.

도 1을 참고하면, 실시예 1에 따라 EDTA-2Na 도핑처리 및 2 Step 환원 공정을 거쳐 제조된 백금촉매가, 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 백금촉매에 비하여 더 넓은 수소 흡착 피크를 나타냄을 확인할 수 있다. 이는 탄소계 촉매담체를 EDTA-2Na로 도핑 하는 공정 및 2 Step 환원 공정에 의하여 백금촉매의 성능이 향상되었음을 나타낸다.1, platinum catalysts prepared by EDTA-2Na doping and 2-step reduction processes according to Example 1 have a wider hydrogen adsorption peak than platinum catalysts prepared according to Comparative Example 1 and Comparative Example 2 Can be confirmed. This indicates that the performance of the platinum catalyst is improved by the process of doping the carbon-based catalyst carrier with EDTA-2Na and the two-step reduction process.

또한 상기의 수소 흡착 피크는 전기화학 활성표면적(Electrochemical active surface area; ESA)을 기준으로 비교되어질 수 있으며, 상기의 전기화학 활성표면적(ESA)은 백금촉매가 연료와 반응할 때의 직접적인 접촉면적에 대한 다음의 수식으로부터 계산할 수 있다.
The above hydrogen absorption peaks can be compared on the basis of the electrochemical active surface area (ESA), and the electrochemically active surface area (ESA) can be determined by the direct contact area when the platinum catalyst reacts with the fuel Can be calculated from the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

(ESA: 전기화학 활성표면적, [M]: 전극촉매에서의 금속과 연료가 서로 반응하는 금속의 무게, QH: 수소흡착면적)
(ESA: electrochemically active surface area, [M]: weight of metal reacting with metal and fuel in electrode catalyst, Q H : hydrogen adsorption area)

위의 수식으로부터 계산된 전기화학 활성표면적(ESA)은 m2/g의 단위로 표현되며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
The electrochemically active surface area (ESA) calculated from the above equation is expressed in units of m 2 / g, and the results are shown in Table 1.

전극촉매의 종류Types of Electrode Catalyst ESAESA (m (m 22 /g)/ g) 실시예 1 Example 1 Pt/EDTA-GO(2step)Pt / EDTA-GO (2 steps) 6464 비교예 1Comparative Example 1 Pt/EDTA-GO(1step)Pt / EDTA-GO (1step) 5555 비교예 2Comparative Example 2 Pt/GOPt / GO 3636

표 1을 참고하면, 실시예 1에 따라 제조된 Pt/EDTA-GO(2Step) 전극촉매가 가장 높은 64m2/g의 전기화학 활성표면적(ESA)을 나타냈으며, 비교예 1에 따라 제조된 Pt/EDTA-GO(1Step) 전극촉매가 55m2/g, 비교예 2에 따라 제조된 Pt/GO 전극촉매가 36m2/g의 전기화학 활성표면적(ESA)을 나타냈다.Referring to Table 1, the Pt / EDTA-GO (2Step) electrode catalyst prepared according to Example 1 exhibited the highest electrochemically active surface area (ESA) of 64 m 2 / g, / EDTA-GO (1Step) The electrochemically active surface area (ESA) of the electrocatalyst was 55 m 2 / g, and the Pt / GO electrode catalyst prepared according to Comparative Example 2 had an electrochemically active surface area (ESA) of 36 m 2 / g.

상기의 결과로부터 전극촉매의 활성표면적이 넓어질수록 더 넓은 수소흡착 피크를 나타냄을 확인할 수 있고, 이는 탄소계 촉매담체의 EDTA-2Na 도핑처리 및 2 Step 환원 공정에 의하여 백금촉매의 직접적인 수소의 흡착면적이 넓어짐에 따라 전류밀도 및 촉매의 활성이 향상되었음을 나타낸다.
From the above results, it can be seen that the larger the active surface area of the electrode catalyst, the wider the hydrogen adsorption peak, and it can be confirmed that the direct hydrogen adsorption of the platinum catalyst by the EDTA-2Na doping treatment and the two step reduction process of the carbon- As the area increases, the current density and the activity of the catalyst are improved.

도 2는 실시예 및 비교예에 따라 제조된 백금촉매를 1.0M H2SO4 + 2.0M CH3OH 전해액에서 측정한 순환 전류밀도-전압곡선의 결과이다. 일반적으로 메탄올 전해질이 존재하는 상태에서의 전지반응은 금속입자와 메탄올과의 반응에 의한 피크와, 일산화탄소(CO)와 같은 반응 중간체들이 금속입자에 강하게 흡착하는 반응에 의한 피크를 나타난다. 일산화탄소(CO)와 같은 중간생성물이 금속촉매입자에 강하게 흡착되면 전극촉매의 전기화학 활성표면적(ESA)이 줄어들어, 전지의 효율이 낮아지는 원인이 된다.FIG. 2 shows the results of cyclic current density-voltage curves measured on a platinum catalyst prepared according to Examples and Comparative Examples in a 1.0 M H 2 SO 4 + 2.0 M CH 3 OH electrolyte. Generally, a cell reaction in the presence of a methanol electrolyte shows a peak due to a reaction between metal particles and methanol, and a peak due to a reaction in which reaction intermediates such as carbon monoxide (CO) strongly adsorb to metal particles. If the intermediate product such as carbon monoxide (CO) is strongly adsorbed on the metal catalyst particles, the electrochemically active surface area (ESA) of the electrode catalyst is reduced, which causes the efficiency of the battery to be lowered.

도 2를 참고하면, 두 가지의 산화 피크를 확인 할 수 있으며, 이 중 첫 번째 피크(IF)는 메탄올의 산화정도를 나타내는 피크이고, 두 번째 피크(IR)는 전극표면에 중간체 탄소종의 흡착으로 인해 발생하는 피크이다. 상기의 IF IR 에 따른 IF/IR 비율은 전극 표면의 전기촉매기능을 설명하며, 그 비율이 높을수록 전기촉매의 표면에 중간체 탄소종인 일산화탄소(CO) 등의 흡착이 더 적었음을 의미한다.
Referring to FIG. 2, two oxidation peaks can be identified. The first peak (I F ) is a peak indicating the degree of oxidation of methanol. The second peak (I R ) Of the adsorbent. The above I F And I R , The I F / I R ratio according to the present invention describes the electrocatalytic function of the electrode surface, and the higher the ratio, the less the adsorption of carbon monoxide (CO), which is an intermediate carbon species, on the surface of the electrocatalyst.

상기의 결과에 따른 IF , IR 및 IF/IR 비율을 표 2에 나타내었다.
I F , I R according to the above result And I F / I R ratio are shown in Table 2.

전극촉매의 종류Types of Electrode Catalyst II FF (( mAmA // cmcm 22 )) II RR (( mAmA // cmcm 22 )) II FF // II RR RatioRatio 실시예1Example 1 Pt/EDTA-GO (2step)Pt / EDTA-GO (2 steps) 3.83.8 1.11.1 3.453.45 비교예1Comparative Example 1 Pt/EDTA-GO (1step)Pt / EDTA-GO (1step) 2.62.6 0.80.8 3.253.25 비교예2Comparative Example 2 Pt/GOPt / GO 1.81.8 0.60.6 3.003.00

표 2를 참고하면, 실시예 1에 따라 제조된 Pt/EDTA-GO(2Step) 전극촉매가 가장 높은 3.45의 IF/IR 비율을 나타냈으며, 비교예 1에 따라 제조된 Pt/EDTA-GO(1Step) 전극촉매가 3.25, 비교예 2에 따라 제조된 Pt/GO 전극촉매가 3.00의 IF/IR 비율을 나타냈다. 이는 실시예 1에 따라 제조된 Pt/EDTA-GO 전극촉매의 표면에 중간체 탄소종의 흡착의 정도가 줄어드는 효과가 있음을 나타내며, 이에 따라 전극촉매의 전기화학 활성표면적(ESA)이 늘어나게 되어 전극촉매의 성능이 향상되는 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 2, the Pt / EDTA-GO (2Step) electrode catalyst prepared according to Example 1 exhibited the highest I F / I R ratio of 3.45, and Pt / EDTA-GO (1Step) electrode catalyst was 3.25, and the Pt / GO electrode catalyst prepared according to Comparative Example 2 had an I F / I R ratio of 3.00. This indicates that the degree of adsorption of the intermediate carbon species on the surface of the Pt / EDTA-GO electrode catalyst prepared according to Example 1 is reduced, thereby increasing the electrochemically active surface area (ESA) of the electrode catalyst, The performance of the second embodiment is improved.

<실험예 2> 결정화도 분석<Experimental Example 2> Crystallinity analysis

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 연료전지용 금속촉매의 결정화도 및 입자크기를 분석하기 위하여, 투과전자현미경(TEM) 및 X-선회절분석기(XRD PHILIPS, Xpert PRO MRD)를 사용하여 관찰하고, 그 결과를 도 3과 및 도 4에 나타내었다.
In order to analyze the crystallization degree and the particle size of the metal catalyst for a fuel cell manufactured according to the examples and the comparative examples, a transmission electron microscope (TEM) and an X-ray diffractometer (XRD PHILIPS, Xpert PRO MRD) The results are shown in FIG. 3 and FIG.

도 3을 참고하면, 실시예 1에 따라 제조된 Pt/EDTA-GO(2Step) 전극촉매의 경우, 작은 크기의 금속촉매입자가 매우 균일하게 분포되어 있음을 확인할 수 있으며, 비교예 1에 따라 제조된 Pt/EDTA-GO(1Step) 전극촉매의 경우, 대체적으로 작은 크기의 금속촉매입자가 균일하게 분포되어 있으나 일부 응집된 금속촉매입자가 분포되어 있음을 확인할 수 있고, 비교예 2에 따라 제조된 Pt-GO 전극촉매의 경우, 전반적으로 금속촉매입자의 응집에 의해 큰 입자들이 분포되어 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the Pt / EDTA-GO (2Step) electrode catalyst prepared according to Example 1 has a very uniform distribution of small size metal catalyst particles, In the case of the Pt / EDTA-GO (1 step) electrode catalyst, it was confirmed that metal catalyst particles of a small size were uniformly distributed, but that some agglomerated metal catalyst particles were distributed. In the case of the Pt-GO electrode catalyst, large particles are distributed by the aggregation of the metal catalyst particles as a whole.

또한 X-선회절분석(XRD)에 의해 나타나는 패턴은 각 금속의 격자구간에서 빛의 산란으로 임의의 격자에 대한 정보를 확인할 수 있도록 하며, 기본적으로 적분값(intensity)과 2θ각(degree)이 주어진다. 순수 백금의 경우의 X-선회절분석(XRD) 패턴은 각각 2θ각이 39°에서 [111]구조가, 46°에서 [200]구조가, 68°에서 [220]구조가 나타나게 되며, 이러한 값들은 회절피크가 최대일 때의 값을 의미한다.
In addition, X- ray pattern exhibited by the diffraction (XRD), and is to confirm information on a random grid of light scattering from the lattice interval of each metal, by default, the integrated value (intensity), and each 2 θ (degree) Is given. X- ray diffraction analysis (XRD) pattern of the case of pure platinum is the [111] structure in each of 2 θ angle of 39 °, the [200] structure at 46 °, and the [220] structures appear in the 68 °, this Values refer to values when the diffraction peak is at maximum.

도 4를 참고하면, 그래핀 옥사이드(GO)에의 EDTA 도핑처리로 인하여 피크가 이동되었음을 확인할 수 있으며, 보다 구체적으로 2θ값이 39°에서 40.5°로, 46°에서 46.3°로, 68°에서 68.35°로 이동하였음을 확인할 수 있다. 이는 촉매담체인 그래핀 옥사이드(GO)를 EDTA로 도핑처리 함에 따라, 백금촉매의 담지효율이 보다 향상되었음을 의미하는 것이다. Referring to FIG. 4, it can be seen that the peak shifts due to the EDTA doping treatment on graphene oxide (GO), and more specifically, the value of 2 θ is changed from 39 ° to 40.5 °, from 46 ° to 46.3 °, from 68 ° 68.35 °, respectively. This means that the doping treatment of graphene oxide (GO), which is a catalyst carrier, with EDTA improves the loading efficiency of the platinum catalyst.

상기의 결과로부터 다음의 Scherer's equation을 이용하여 전극촉매의 입자크기를 계산하였다.
From the above results, the particle size of the electrode catalyst was calculated using the following Scherer's equation.

Figure pat00002
Figure pat00002

(d: 입자의 평균크기, λ: X-ray의 파장(=1.54056Å), θ max : 피크가 최고점일 때의 각도, B2 θ : 최대 피크의 높이의 반에서의 피크폭)
(the average size of the particles,?: the wavelength of the X-ray (= 1.54056 ? ),? max : the angle at which the peak is at its peak , B 2 ?: the peak width at half the height of the maximum peak)

위의 수식으로부터 계산된 백금촉매입자의 평균크기를 표 3에 나타내었다.
The average size of the platinum catalyst particles calculated from the above formula is shown in Table 3.

전극촉매의 종류Types of Electrode Catalyst 입자의 평균크기 (Average size of particles ( nmnm )) 실시예1Example 1 Pt/EDTA-GO (2step)Pt / EDTA-GO (2 steps) 2.32.3 비교예1Comparative Example 1 Pt/EDTA-GO (1step)Pt / EDTA-GO (1step) 2.82.8 비교예2Comparative Example 2 Pt/GOPt / GO 3.63.6

표 3을 참고하면, 실시예 1에 따라 제조된 Pt/EDTA-GO(2Step) 전극촉매가 가장 작은 평균입자크기를 지님을 확인할 수 있다. 상기의 결과로부터 전극촉매의 입자크기가 줄어들수록 연료와 직접 맞닿는 전기화학 활성표면적(ESA)이 증가되어, 전극촉매의 활성이 증가되는 것을 확인할 수 있다.
Referring to Table 3, it can be seen that the Pt / EDTA-GO (2Step) electrode catalyst prepared according to Example 1 has the smallest average particle size. From the above results, it can be seen that as the particle size of the electrode catalyst decreases, the electrochemically active surface area (ESA) directly contacting with the fuel increases and the activity of the electrode catalyst increases.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예 등을 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but variations and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the invention. Do.

Claims (14)

탄소계 촉매담체, 킬레이트제 및 제1용매를 혼합하고, 환원제를 첨가하여 1차 환원시켜 킬레이트제가 도핑된 탄소계 촉매담체를 형성하는 단계;
전이금속 전구체를 제2용매에 혼합하여 전이금속 전구체 혼합액을 형성하는 단계;
상기 전이금속 전구체 혼합액에 상기 킬레이트제가 도핑된 탄소계 촉매담체를 분산시키고, 환원제를 첨가하여 2차 환원시켜 금속촉매를 형성하는 단계;를 포함하는 연료전지용 금속촉매의 제조방법.
Mixing the carbon-based catalyst carrier, the chelating agent and the first solvent, and adding a reducing agent to the carbon-based catalyst carrier to form a chelate-doped carbon-based catalyst carrier;
Mixing a transition metal precursor with a second solvent to form a transition metal precursor mixture;
Dispersing the carbonaceous catalyst carrier doped with the chelating agent in the transition metal precursor mixture, and adding a reducing agent to the metal catalyst carrier to form a metal catalyst.
제1항에 있어서,
상기의 연료전지용 금속촉매는 그 직경이 1.5~2.5nm인 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속촉매의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the metal catalyst for a fuel cell has a diameter of 1.5 to 2.5 nm.
제1항에 있어서,
상기 탄소계 촉매담체는 활성탄, 카본 블랙, 그래핀 및 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상임을 특징으로 하는 연료전지용 금속촉매의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the carbon-based catalyst carrier is at least one selected from the group consisting of activated carbon, carbon black, graphene, and carbon nanotubes.
제1항에 있어서,
상기 킬레이트제는 EDTA, EGTA, 에틸렌디아민, 디에틸트리아민, 트리엔틴, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, 헥사에틸렌셉타민, 디프로필렌트리아민, 트리프로필렌테트라민, 테트라프로필렌펜타민, 펜타프로필렌헥사민, 헥사프로필렌셉타민, (2-아미노에틸)-프로판디아민, (2-아미노프로필)-에탄디아민옥신 및 ο-페난트롤린으로 이루어지 군으로부터 선택되는 하나 이상임을 특징으로 하는 연료전지용 금속촉매의 제조방법.
The method according to claim 1,
The chelating agent may be selected from the group consisting of EDTA, EGTA, ethylenediamine, diethyltriamine, trientine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, hexaethyleneheptamine, dipropylenetriamine, tripropylenetetramine, (2-aminopropyl) -ethanediamine oxine and &lt; RTI ID = 0.0 &gt; o -phenanthroline, &lt; / RTI &gt; characterized in that the fuel is at least one selected from the group consisting of pentapropylene hexamine, hexapropylene & A method for producing a metal catalyst for a battery.
제1항에 있어서,
상기 탄소계 촉매담체와 킬레이트제의 함량비가 1:1~10.5인 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속촉매의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the content ratio of the carbon-based catalyst carrier to the chelating agent is 1: 1 to 10.5.
제 1 항에 있어서,
상기 제1용매는 에탄올, 메탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속촉매의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first solvent is at least one selected from the group consisting of ethanol, methanol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and mixtures thereof.
제1항에 있어서,
상기 전이금속 전구체는 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru), 코발트(Co), 니켈(Ni), 텅스텐(W) 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 전이금속을 포함하는 화합물인 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속촉매의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the transition metal precursor is at least one transition metal selected from the group consisting of Pt, Pd, Ru, Co, Ni, W and Ti. Wherein the metal compound is a compound containing at least one metal element selected from the group consisting of iron and iron.
제1항에 있어서,
상기 전이금속 전구체는 탄소계 촉매담체에 대하여 10~30 중량%로 첨가되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속촉매의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the transition metal precursor is added in an amount of 10 to 30 wt% based on the carbon-based catalyst support.
제 1 항에 있어서,
상기 제2용매는 우레아, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속촉매의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the second solvent is at least one selected from the group consisting of urea, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and mixtures thereof.
제1항에 있어서,
상기 전이금속 전구체는 상기 제2용매에 대하여 0.01~10mg/ml의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 금속촉매의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the transition metal precursor is mixed at a rate of 0.01 to 10 mg / ml with respect to the second solvent.
제1항에 있어서,
상기 환원제는 소디움보로하이드라이드, 하이드라진, 수산화나트륨 및 포름알데하이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상임을 특징으로 하는 연료전지용 금속촉매의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reducing agent is at least one selected from the group consisting of sodium borohydride, hydrazine, sodium hydroxide, and formaldehyde.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 따라 제조된 연료전지용 금속촉매.12. A metal catalyst for a fuel cell produced by the production method according to any one of claims 1 to 11. 제12항에 따른 연료전지용 금속촉매를 포함하는 연료전지용 전극.An electrode for a fuel cell comprising the metal catalyst for a fuel cell according to claim 12. 제13항에 따른 연료전지용 전극을 포함하는 연료전지.14. A fuel cell comprising an electrode for a fuel cell according to claim 13.
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