KR20140141838A - Preparation method of carbon-metal-metal oxide complex for fuel cell catalyst and carbon-metal-metal oxide complex for fuel cell catalyst using the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a carbon-metal-metal oxide composite for a fuel cell catalyst and a carbon-metal-metal oxide composite for a fuel cell catalyst using the same. The method for manufacturing a carbon-metal-metal oxide composite for a fuel cell catalyst and the carbon-metal-metal oxide composite for a fuel cell catalyst using the same according to the present invention improve the whole durability of a catalyst for a fuel cell by preventing the corrosion of a carbon support compared with a traditional method for manufacturing a catalyst by adsorbing metal to a carbon support. As a result, the present invention contributes to improving the quality of a fuel cell and extending the lifetime thereof.

Description

연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체의 제조방법 및 이를 이용한 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체{Preparation method of carbon-metal-metal oxide complex for fuel cell catalyst and carbon-metal-metal oxide complex for fuel cell catalyst using the same}METHOD FOR MANUFACTURING CARBON METAL-OXIDE COMPOSITE FOR FUEL CELL CATALYST AND CARBON METAL-OXIDE COMPOSITE FOR FUEL CELL CATALYST USING THE SAME complex for fuel cell catalyst using the same}

본 발명은 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체의 제조방법 및 이를 이용한 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing a carbon-metal-metal oxide composite for a fuel cell catalyst and a carbon-metal-metal oxide composite for a fuel cell catalyst using the same.

연료전지는 현재 핸드폰, 카메라, 노트북과 같은 휴대용 물품에서부터 자동차, 비행기, 공장기계설비와 같은 대형 물품에 이르기까지 활용도가 다양하다. 또한 석유 및 석탄 등의 화학 에너지를 대체할 차세대 에너지로 각광 받고 있다. 이러한 연료전지의 종류는 PEMFC, DMFC, DEFC, SOFC, MCFC 등으로 매우 다양하다. Fuel cells are currently used in a variety of applications ranging from portable items such as mobile phones, cameras, and notebooks to large items such as automobiles, airplanes, and factory machinery. It is also emerging as a next-generation energy alternative to chemical energy such as petroleum and coal. These types of fuel cells are very diverse, including PEMFC, DMFC, DEFC, SOFC, and MCFC.

연료전지는 작동 원리가 간단하고 설치가 간편하다는 장점에도 불구하고, 촉매로 사용되는 금속에 대한 담지체의 합성이 용이하지 않을 뿐만 아니라, 금이나 백금, 팔라듐을 기반으로 한 금속을 사용하기 때문에 제조 단가가 비싸고, 순수 금속을 촉매로 사용할 경우 효율이 떨어지는 단점을 가지고 있다.Despite the advantages of simple operation and easy installation, the fuel cell is not only easy to synthesize a carrier for metal used as a catalyst, but also uses a metal based on gold, platinum, or palladium, It is disadvantageous in that the unit cost is high and the efficiency becomes poor when a pure metal is used as a catalyst.

이에 가격도 낮추고 효율도 올리는 일석이조의 효과를 얻기 위해 전기화학적인 방법이나 열공정 또는 전자기파를 이용한 열공정 등을 이용한 합금을 형성하는 연구가 활발히 진행되었다. 그러나 이와 같은 공정들은 탄소 기반 담지체의 탄소 결합에 손상을 주면서 금속 나노입자를 주입하게 되므로 탄소를 기반으로 하는 담지체의 물성 저하를 야기하였으며, 고온 공정 및 장기간의 제조시간을 수반한다는 문제점이 있었다.In order to obtain the effect of lowering the price and increasing the efficiency, researches have been actively conducted to form an alloy using an electrochemical method, a thermal process, or a thermal process using an electromagnetic wave. However, since such processes impair the carbon bond of the carbon-based support and inject the metal nanoparticles, the carbon-based support decreases the physical properties of the support, and has a problem of involving a high temperature process and a long manufacturing time .

이러한 문제점을 해결하기 위한 선행기술문헌으로서 대한민국 등록특허 제10-0590555호(특허문헌 1)에서는 탄소 촉매 담지체의 표면에 촉매 금속 입자를 흡착시키고 수소이온 전도성을 부여할 수 있는 작용기를 갖고 있는 이오노머를 포함하는 담지 촉매 및 이를 이용한 연료전지에 관한 발명이 개시되어 있으나, 상기 금속과 탄소 담지체 간의 탄소 결합에 손상을 주게 되면서 탄소 담지체의 부식을 수반하게 되고, 촉매제의 안정성도 해하는 문제점이 있었다. As a prior art document for solving such a problem, Korean Patent Registration No. 10-0590555 (Patent Document 1) discloses a method for adsorbing catalytic metal particles on the surface of a carbon catalyst carrier and adsorbing the ionomer having a functional group capable of imparting hydrogen ion conductivity And a fuel cell using the same, but it has a problem that the carbon bond between the metal and the carbon support is damaged, accompanied by corrosion of the carbon support, and the stability of the catalyst is deteriorated .

또한 대한민국 공개특허 제10-2012-0129780호(특허문헌 2)는 탄소 담지체에 금속 또는 금속 전구체를 담지하고, 여기에 극단파 백색광을 조사하여 연료전지의 성능을 높이는 방법이 개시되어 있으나, 여기에서도 상기 특허문헌 1과 같은 문제점이 존재하였다.
Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0129780 (Patent Document 2) discloses a method of supporting a metal or metal precursor on a carbon carrier and irradiating extreme ultraviolet-white light thereto to enhance the performance of the fuel cell. There is a problem as in Patent Document 1 described above.

특허문헌 1. 대한민국 등록특허 제10-0590555호Patent Document 1. Korean Patent No. 10-0590555 특허문헌 2. 대한민국 공개특허 제10-2012-0129780호Patent Document 2: Korean Patent Publication No. 10-2012-0129780

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 탄소 담지체의 부식을 막고 촉매제의 전체적인 안정성 및 내구성을 향상시켜, 연료전지의 수명을 연장하는 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체의 제조방법 및 이를 이용한 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체를 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fuel cell catalyst for a fuel cell, Metal oxide complex for fuel cell catalyst using the same, and a method for producing the same.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체의 제조방법은 According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a carbon-metal-metal oxide composite for a fuel cell,

1) 금속 전구체, 금속 산화물 전구체 및 탄소 담지체를 물, 유기용매 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 용매와 함께 혼합하여 분산용액을 수득하는 단계;1) mixing a metal precursor, a metal oxide precursor and a carbon carrier with a solvent selected from the group consisting of water, an organic solvent and a mixture thereof to obtain a dispersion solution;

2) 상기 분산용액을 기판에 코팅한 후 건조시키는 단계; 및2) coating the dispersion solution on a substrate and then drying; And

3) 상기 건조된 기판에 극단파 백색광을 조사하는 단계;3) irradiating the dried substrate with extreme ultraviolet light;

를 포함한다..

또한 상기 금속 전구체 또는 금속 산화물 전구체는 금속의 수산화물, 질산염, 황산염, 아세트산염, 염화물 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 포함한다.The metal precursor or metal oxide precursor may include any one selected from the group consisting of hydroxides, nitrates, sulfates, acetates, chlorides, and mixtures thereof.

또한 상기 금속 전구체는 백금, 루테늄, 몰리브덴, 주석, 팔라듐, 니켈, 코발트, 철, 이리듐 및 이들의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 전구체인 것을 특징으로 한다.The metal precursor may be any one selected from the group consisting of platinum, ruthenium, molybdenum, tin, palladium, nickel, cobalt, iron, iridium and alloys thereof.

또한 상기 금속 산화물 전구체는 니켈 산화물, 타이타니아 산화물, 망간 산화물 및 마그네슘 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 전구체인 것을 특징으로 한다.And the metal oxide precursor is at least one precursor selected from the group consisting of nickel oxide, titania oxide, manganese oxide, and magnesium oxide.

또한 상기 유기용매는 디메틸포름아미드, 에탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.The organic solvent may be any one selected from the group consisting of dimethylformamide, ethanol, ethylene glycol, diethylene glycol, and mixtures thereof.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체의 제조방법은 A method of manufacturing a carbon-metal-metal oxide composite for a fuel cell catalyst according to another aspect of the present invention includes:

1) 탄소 담지체가 도포된 기판 상에 금속 또는 금속 산화물을 증착하는 단계; 및1) depositing a metal or a metal oxide on a substrate to which a carbon support is applied; And

2) 상기 증착 후 극단파 백색광을 조사하는 단계;2) irradiating the extreme ultraviolet light after the deposition;

를 포함한다..

또한 상기 금속은 백금, 루테늄, 몰리브덴, 주석, 팔라듐, 니켈, 코발트, 철, 이리듐 및 이들의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.The metal may be any one selected from the group consisting of platinum, ruthenium, molybdenum, tin, palladium, nickel, cobalt, iron, iridium and alloys thereof.

또한 상기 금속 산화물은 니켈 산화물, 타이타니아 산화물, 망간 산화물 및 마그네슘 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.Further, the metal oxide is at least one selected from the group consisting of nickel oxide, titania oxide, manganese oxide, and magnesium oxide.

또한 상기 탄소 담지체는 카본블랙, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노코일, 다공성 탄소 구조체, 메스코카본 마이크로비드, 단일벽탄소나노혼, 탄소에어로겔, 그라핀 및 그라핀 옥사이드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.Also, the carbon carrier may be selected from the group consisting of carbon black, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanocoils, porous carbon structures, mesocarbon microbeads, single wall carbon nanohorns, carbon aerogels, graphene and graphene oxide Or more than one selected.

또한 상기 극단파 백색광 조사는 펄스폭(Pulse width)이 0.1-100 ms이며, 펄스갭(Pulse gap)은 0.1-100 ms이고, 펄스수(Pulse number)는 1-1,000 회인 것을 특징으로 한다.The extreme ultraviolet light irradiation is characterized in that the pulse width is 0.1-100 ms, the pulse gap is 0.1-100 ms, and the pulse number is 1-1,000 times.

또한 상기 합금은 백금-루테늄(Pt-Ru), 백금-몰리브덴 (Pt- Mo), 백금-주석(Pt-Sn), 팔라듐-백금(Pd-Pt), 팔라듐-루테튬(Pd-Ru), 팔라듐- 몰리브덴 (Pd-Mo), 백금-루테늄-몰리브덴(Pt-Ru-Mo), 백금-루테늄-주석(Pt-Ru- Sn), 백금-주석-니켈 (Pt-Sn-Ni), 백금-루테늄-코발트(Pt-Ru-Co), 백금-루테늄- 철(Pt-Ru-Fe), 백금-루테늄-이리듐(Pt-Ru-Ir) 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.The alloy may also be selected from the group consisting of platinum-ruthenium (Pt-Ru), platinum-molybdenum (Pt-Mo), platinum-tin (Pt-Sn), palladium- (Pt-Ru-Mo), platinum-ruthenium-tin (Pt-Ru-Sn), platinum-tin-nickel (Pt-Sn-Ni), platinum-ruthenium Pt-Ru-Ir, Pt-Ru-Co, Pt-Ru-Fe, and Pt-Ru-Ir.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체는 탄소 담지체에 금속 및 금속 산화물을 포함하고, 극단파 백색광을 조사하여 이루어진다.The carbon-metal-metal oxide composite for fuel cell catalyst according to another aspect of the present invention comprises a metal and a metal oxide on a carbon support, and is irradiated with extreme ultraviolet light.

또한 상기 금속은 백금, 루테늄, 몰리브덴, 주석, 팔라듐, 니켈, 코발트, 철, 이리듐 및 이들의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.The metal may be any one selected from the group consisting of platinum, ruthenium, molybdenum, tin, palladium, nickel, cobalt, iron, iridium and alloys thereof.

또한 상기 금속 산화물은 니켈 산화물, 타이타니아 산화물, 망간 산화물 및 마그네슘 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.Further, the metal oxide is at least one selected from the group consisting of nickel oxide, titania oxide, manganese oxide, and magnesium oxide.

또한 상기 탄소 담지체는 카본블랙, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노코일, 다공성 탄소 구조체, 메스코카본 마이크로비드, 단일벽탄소나노혼, 탄소에어로겔, 그라핀 및 그라핀 옥사이드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.Also, the carbon carrier may be selected from the group consisting of carbon black, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanocoils, porous carbon structures, mesocarbon microbeads, single wall carbon nanohorns, carbon aerogels, graphene and graphene oxide Or more than one selected.

또한 상기 극단파 백색광 조사는 펄스폭(Pulse width)이 0.1-100 ms이며, 펄스갭(Pulse gap)은 0.1-100 ms이고, 펄스수(Pulse number)는 1-1,000 회인 것을 특징으로 한다.The extreme ultraviolet light irradiation is characterized in that the pulse width is 0.1-100 ms, the pulse gap is 0.1-100 ms, and the pulse number is 1-1,000 times.

또한 상기 합금은 백금-루테늄(Pt-Ru), 백금-몰리브덴 (Pt- Mo), 백금-주석(Pt-Sn), 팔라듐-백금(Pd-Pt), 팔라듐-루테튬(Pd-Ru), 팔라듐- 몰리브덴 (Pd-Mo), 백금-루테늄-몰리브덴(Pt-Ru-Mo), 백금-루테늄-주석(Pt-Ru- Sn), 백금-주석-니켈 (Pt-Sn-Ni), 백금-루테늄-코발트(Pt-Ru-Co), 백금-루테늄- 철(Pt-Ru-Fe), 백금-루테늄-이리듐(Pt-Ru-Ir) 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.The alloy may also be selected from the group consisting of platinum-ruthenium (Pt-Ru), platinum-molybdenum (Pt-Mo), platinum-tin (Pt-Sn), palladium- (Pt-Ru-Mo), platinum-ruthenium-tin (Pt-Ru-Sn), platinum-tin-nickel (Pt-Sn-Ni), platinum-ruthenium Pt-Ru-Ir, Pt-Ru-Co, Pt-Ru-Fe, and Pt-Ru-Ir.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 연료전지는 본 발명에 따른 상기 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체를 포함한다.
A fuel cell according to another aspect of the present invention includes the carbon-metal-metal oxide composite for fuel cell catalyst according to the present invention.

본 발명에 따른 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체의 제조방법 및 이를 이용한 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체는 종래 탄소 담지체에 금속을 흡착시켜 촉매제를 제조하던 방식에 비해 탄소 담지체의 부식을 막아 연료전지용 촉매제의 전체적인 내구성을 향상시키게 되며, 결과적으로 이를 통해 연료전지의 품질 향상 및 수명 연장에 기여하는 효과가 있다.
The method for producing a carbon-metal-metal oxide composite for a fuel cell catalyst and the carbon-metal-metal oxide composite for a fuel cell catalyst using the same according to the present invention are compared with a method for manufacturing a catalyst by adsorbing metal on a conventional carbon- The corrosion of the carrier is prevented to improve the overall durability of the catalyst for a fuel cell. As a result, the quality and life of the fuel cell are improved.

도 1은 실시예에 과정을 도식화한 그림이다.
도 2는 극단파 백색광 조사를 실사하는 모습을 나타낸 그림이다.
도 3은 극단파 백색광 조사에 의해 본 실시예의 탄소-금속-금속 산화물 복합체가 형성되는 원리를 나타내는 그림이다.
도 4는 극단파 백색광 조사시 펄스폭, 펄스갭, 펄스수, 강도를 주어 실시하는 원리를 나타낸 그래프이다.
도 5는 생성된 탄소-금속-금속 산화물 복합체의 구조를 전자 주사 현미경으로 관찰한 모습니다.
도 6은 생성된 탄소-금속-금속 산화물 복합 입자의 전기적 화학반응을 순환전압전류법으로 살펴본 그림이다.
도 7은 사이클별로 수소흡착/탈착 피크의 전하량 값이 줄어드는 것을 확인한 것이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a process in an embodiment. FIG.
FIG. 2 is a view showing a state in which extreme ultraviolet ray irradiation is performed. FIG.
3 is a view showing the principle of forming the carbon-metal-metal oxide composite of this embodiment by irradiation with extreme ultraviolet light.
FIG. 4 is a graph showing the principle of performing pulse width, pulse gap, number of pulses, and intensity when irradiating extreme ultraviolet-white light.
Fig. 5 shows the structure of the resulting carbon-metal-metal oxide composite observed with an electron-scanning microscope.
FIG. 6 is a graph showing the electrochemical reaction of the produced carbon-metal-metal oxide composite particles by cyclic voltammetry.
FIG. 7 shows that the value of the charge of the hydrogen adsorption / desorption peaks decreases on a cycle-by-cycle basis.

이에 본 발명자들은 탄소 담지체의 부식을 막으면서 연료전지 촉매제의 전체적인 내구성을 향상시키기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 본 발명에 따른 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체의 제조방법 및 이를 이용한 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체를 발견하여 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the present inventors have intensively studied to improve the overall durability of the fuel cell catalyst while preventing the corrosion of the carbon carrier. As a result, the present inventors have found that a method for producing a carbon-metal-metal oxide composite for a fuel cell catalyst, Metal-oxide complexes for catalysts, and have completed the present invention.

구체적으로는 본 발명에 따른 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체의 제조방법은 Specifically, a method for producing a carbon-metal-metal oxide composite for a fuel cell catalyst according to the present invention comprises:

1) 금속 전구체, 금속 산화물 전구체 및 탄소 담지체를 물, 유기용매 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 용매와 함께 혼합하여 분산용액을 수득하는 단계;1) mixing a metal precursor, a metal oxide precursor and a carbon carrier with a solvent selected from the group consisting of water, an organic solvent and a mixture thereof to obtain a dispersion solution;

2) 상기 분산용액을 기판에 코팅한 후 건조시키는 단계; 및2) coating the dispersion solution on a substrate and then drying; And

3) 상기 건조된 기판에 극단파 백색광을 조사하는 단계;3) irradiating the dried substrate with extreme ultraviolet light;

를 포함한다. .

상기 금속 전구체 또는 금속 산화물 전구체는 금속의 수산화물, 질산염, 황산염, 아세트산염, 염화물 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다. The metal precursor or metal oxide precursor is preferably any one selected from the group consisting of hydroxides, nitrates, sulfates, acetates, chlorides, and mixtures thereof of metals.

상기 금속 전구체는 백금, 루테늄, 몰리브덴, 주석, 팔라듐, 니켈, 코발트, 철, 이리듐 및 이들의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 전구체인 것이 바람직하다. 또한 상기 합금은 백금-루테늄(Pt-Ru), 백금-몰리브덴 (Pt- Mo), 백금-주석(Pt-Sn), 팔라듐-백금(Pd-Pt), 팔라듐-루테튬(Pd-Ru), 팔라듐- 몰리브덴 (Pd-Mo), 백금-루테늄-몰리브덴(Pt-Ru-Mo), 백금-루테늄-주석(Pt-Ru- Sn), 백금-주석-니켈 (Pt-Sn-Ni), 백금-루테늄-코발트(Pt-Ru-Co), 백금-루테늄- 철(Pt-Ru-Fe), 백금-루테늄-이리듐(Pt-Ru-Ir) 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다. The metal precursor is preferably any one selected from the group consisting of platinum, ruthenium, molybdenum, tin, palladium, nickel, cobalt, iron, iridium and alloys thereof. The alloy may also be selected from the group consisting of platinum-ruthenium (Pt-Ru), platinum-molybdenum (Pt-Mo), platinum-tin (Pt-Sn), palladium- (Pt-Ru-Mo), platinum-ruthenium-tin (Pt-Ru-Sn), platinum-tin-nickel (Pt-Sn-Ni), platinum-ruthenium It is preferably any one selected from the group consisting of cobalt (Pt-Ru-Co), platinum-ruthenium-iron (Pt-Ru-Fe) and platinum-ruthenium-iridium (Pt-Ru-Ir).

상기 금속 산화물 전구체는 니켈 산화물, 타이타니아 산화물, 망간 산화물 및 마그네슘 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 전구체인 것이 바람직하다. 상기 금속 산화물 전구체를 혼합하게 되면 본 발명에 따라 제조된 탄소-금속-금속 산화물 복합체가 연료전지 촉매제의 부식을 방지하게 되고, 이를 통해 연료전지 촉매제의 내구성 향상 및 연료전지의 품질 향상과 수명 연장에 기여하게 된다. It is preferable that the metal oxide precursor is at least one precursor selected from the group consisting of nickel oxide, titania oxide, manganese oxide and magnesium oxide. When the metal oxide precursor is mixed, the carbon-metal-metal oxide composite produced according to the present invention prevents corrosion of the fuel cell catalyst, thereby improving the durability of the fuel cell catalyst and improving the quality and life of the fuel cell. .

상기 탄소 담지체는 카본블랙, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노코일, 다공성 탄소 구조체, 메스코카본 마이크로비드, 단일벽탄소나노혼, 탄소에어로겔, 그라핀 및 그라핀 옥사이드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. The carbon support may be selected from the group consisting of carbon black, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanocoils, porous carbon structures, mesocarbon microbeads, single wall carbon nanohorns, carbon aerogels, graphene and graphene oxide Or more.

상기 유기용매는 디메틸포름아미드, 에탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다. It is preferable that the organic solvent is any one selected from the group consisting of dimethylformamide, ethanol, ethylene glycol, diethylene glycol, and mixtures thereof.

상기 분산의 방법은 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 바람직하게는 초음파를 이용하여 분산시킬 수 있다. There is no particular limitation on the method of dispersion, but it is preferable to disperse the dispersion using ultrasonic waves.

상기 기판은 특별한 제한이 있는 것은 아니지만 실리콘 웨이퍼 또는 유리인 것이 바람직하다. The substrate is not particularly limited, but is preferably a silicon wafer or glass.

또한 상기 분산용액을 기판에 코팅하는 방법은 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 바람직하게는 스프레이 또는 스포이드를 이용하여 뿌려준다. 또한 상기 건조는 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 바람직하게는 열풍기(Heat gun) 또는 핫플레이트(Hot plate)를 이용하여 건조시킨다. The method of coating the dispersion solution on the substrate is not particularly limited, but is preferably sprayed using a spray or an eyedropper. The drying is not particularly limited, but is preferably performed using a heat gun or a hot plate.

상기 극단파 백색광을 조사하는 방법은 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 바람직하게는 제논 플래쉬 램프에 의해 조사될 수 있다. 상기 제논 플래쉬 램프는 실린더 형상의 밀봉된 석영튜브 안에 주입된 제논 가스를 포함하여, 적어도 하나가 구비된다. 이러한 제논 가스는 입력 받은 전기에너지로부터 광에너지를 출력하며, 50%가 넘는 에너지 변환률을 갖는다. 또한, 상기 제논 플래쉬 램프는 내부 양쪽에 양극 및 음극 형성을 위해 텅스텐과 같은 금속전극이 형성된다. 이러한 제논 플래쉬 램프는 상기 전원부로부터 발생된 높은 전원 및 전류를 인가받으면, 내부에 주입된 제논 가스가 이온화되고, 이때 상기 음극과 양극 사이로 스파크가 발생된다. The method of irradiating the extreme ultraviolet-white light is not particularly limited, but can be preferably irradiated by a xenon flash lamp. The xenon flash lamp includes at least one gas including xenon gas injected into a cylinder-shaped sealed quartz tube. Such a xenon gas outputs light energy from input electric energy, and has an energy conversion rate of more than 50%. In addition, a metal electrode such as tungsten is formed on both sides of the xenon flash lamp to form an anode and a cathode. When the high power and current generated from the power source unit are applied, the xenon flash lamp is ionized, and sparks are generated between the cathode and the anode.

이때, 상기 축전부에 집적된 전하가 상기 제논 플래시 램프로 인가되고, 이에 따라 상기 스파크를 통해 약 1000 A의 1 내지 10 ms 동안 전류가 흐르면서 상기 제논 플래시 램프 내부에는 아크플라즈마 형상이 발생하고, 결국 강한 세기의 빛이 발생된다. 특히, 발생된 상기 빛은 160 nm 내지 2.5 mm 사이의 자외선부터 적외선까지의 넓은 파장대역의 광 스펙트럼을 갖는 극단파 백색광이다. 이때, 상기 극단파 백색광의 에너지는 약 1 J/㎠ 내지 100 J/㎠를 갖는다. 또한, 추가적으로 구비되는 제어부(미도시)를 통해 상기 기판으로의 광조사 시간을 0.1 내지 10 ms까지 조절할 수 있다. 또한 상기 제논 플래쉬 램프에 의해 조사되는 극단파 백색광의 펄스폭(Pulse width)은 바람직하게는 0.1-100 ms이며, 펄스갭(Pulse gap)은 바람직하게는 0.1-100 ms이고, 펄스수(Pulse number)는 바람직하게는 1-1000 번이다. 또한 상기 제논 플래쉬 램프의 강도는 바람직하게는 1-100 J/㎠이다.
At this time, an electric charge accumulated in the power storage unit is applied to the xenon flash lamp, and an electric arc plasma shape is generated in the xenon flash lamp while current flows for about 1 to 10 ms through the spark, A strong intensity of light is generated. Particularly, the generated light is extreme ultraviolet light having a broad spectrum of light ranging from ultraviolet rays ranging from 160 nm to 2.5 mm to infrared rays. At this time, the energy of the extreme-wave white light has about 1 J / cm 2 to 100 J / cm 2. Further, the light irradiation time to the substrate can be adjusted to 0.1 to 10 ms through a control unit (not shown), which is additionally provided. The pulse width of the extreme ultraviolet light irradiated by the xenon flash lamp is preferably 0.1-100 ms, the pulse gap is preferably 0.1-100 ms, and the pulse number ) Is preferably 1-1000 times. The intensity of the xenon flash lamp is preferably 1-100 J / cm2.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체의 제조방법은 A method of manufacturing a carbon-metal-metal oxide composite for a fuel cell catalyst according to another aspect of the present invention includes:

1) 탄소 담지체가 도포된 기판 상에 금속 또는 금속 산화물을 증착하는 단계; 및1) depositing a metal or a metal oxide on a substrate to which a carbon support is applied; And

2) 상기 증착 후 극단파 백색광을 조사하는 단계;2) irradiating the extreme ultraviolet light after the deposition;

를 포함한다..

상기 탄소 담지체는 카본블랙, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노코일, 다공성 탄소 구조체, 메스코카본 마이크로비드, 단일벽탄소나노혼, 탄소에어로겔, 그라핀 및 그라핀 옥사이드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. The carbon support may be selected from the group consisting of carbon black, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanocoils, porous carbon structures, mesocarbon microbeads, single wall carbon nanohorns, carbon aerogels, graphene and graphene oxide Or more.

상기 금속은 백금, 루테늄, 몰리브덴, 주석, 팔라듐, 니켈, 코발트, 철, 이리듐 및 이들의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 전구체인 것이 바람직하다. 또한 상기 합금은 백금-루테늄(Pt-Ru), 백금-몰리브덴 (Pt- Mo), 백금-주석(Pt-Sn), 팔라듐-백금(Pd-Pt), 팔라듐-루테튬(Pd-Ru), 팔라듐- 몰리브덴(Pd-Mo), 백금-루테늄-몰리브덴(Pt-Ru-Mo), 백금-루테늄-주석(Pt-Ru- Sn), 백금-주석-니켈 (Pt-Sn-Ni), 백금-루테늄-코발트(Pt-Ru-Co), 백금-루테늄- 철(Pt-Ru-Fe), 백금-루테늄-이리듐(Pt-Ru-Ir) 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다. The metal is preferably any one selected from the group consisting of platinum, ruthenium, molybdenum, tin, palladium, nickel, cobalt, iron, iridium and alloys thereof. The alloy may also be selected from the group consisting of platinum-ruthenium (Pt-Ru), platinum-molybdenum (Pt-Mo), platinum-tin (Pt-Sn), palladium- (Pt-Ru-Mo), platinum-ruthenium-tin (Pt-Ru-Sn), platinum-tin-nickel (Pt-Sn-Ni), platinum-ruthenium It is preferably any one selected from the group consisting of cobalt (Pt-Ru-Co), platinum-ruthenium-iron (Pt-Ru-Fe) and platinum-ruthenium-iridium (Pt-Ru-Ir).

상기 금속 산화물은 니켈 산화물, 타이타니아 산화물, 망간 산화물 및 마그네슘 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 상기 금속 산화물을 증착하게 되면 본 발명에 따라 제조된 탄소-금속-금속 산화물 복합체가 부식되는 것을 방지하게 되고, 이를 통해 연료전지 촉매제의 내구성 향상 및 연료전지의 품질 향상과 수명 연장에 기여하게 된다. The metal oxide is preferably at least one selected from the group consisting of nickel oxide, titania oxide, manganese oxide, and magnesium oxide. When the metal oxide is deposited, the carbon-metal-metal oxide composite produced according to the present invention is prevented from being corroded, thereby contributing to improvement of the durability of the fuel cell catalyst and improvement of the quality and life of the fuel cell.

상기 증착의 방법은 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 바람직하게는 증발, 물리증착법(PVD, pysical vapor deposition), 화학증착법(CVD, chemical vapor deposition) 등을 사용하는 것이 바람직하다. The deposition method is not particularly limited, but it is preferable to use evaporation, physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), or the like.

상기 제논 플래쉬 램프에 의해 조사되는 극단파 백색광의 펄스폭(Pulse width)은 바람직하게는 0.1-100 ms이며, 펄스갭(Pulse gap)은 바람직하게는 0.1-100 ms이고, 펄스수(Pulse number)는 바람직하게는 1-1000 번이다. 또한 상기 제논 플래쉬 램프의 강도는 바람직하게는 1-100 J/㎠이다.
The pulse width of the extreme ultraviolet-white light irradiated by the xenon flash lamp is preferably 0.1-100 ms, the pulse gap is preferably 0.1-100 ms, and the pulse number (pulse number) Is preferably 1-1000 times. The intensity of the xenon flash lamp is preferably 1-100 J / cm2.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체는 탄소 담지체에 금속 및 금속 산화물을 포함하고, 극단파 백색광을 조사하여 이루어진다. The carbon-metal-metal oxide composite for fuel cell catalyst according to another aspect of the present invention comprises a metal and a metal oxide on a carbon support, and is irradiated with extreme ultraviolet light.

상기 금속은 백금, 루테늄, 몰리브덴, 주석, 팔라듐, 니켈, 코발트, 철, 이리듐 및 이들의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다. 또한 상기 합금은 백금-루테늄(Pt-Ru), 백금-몰리브덴 (Pt- Mo), 백금-주석(Pt-Sn), 팔라듐-백금(Pd-Pt), 팔라듐-루테튬(Pd-Ru), 팔라듐- 몰리브덴 (Pd-Mo), 백금-루테늄-몰리브덴(Pt-Ru-Mo), 백금-루테늄-주석(Pt-Ru- Sn), 백금-주석-니켈 (Pt-Sn-Ni), 백금-루테늄-코발트(Pt-Ru-Co), 백금-루테늄- 철(Pt-Ru-Fe), 백금-루테늄-이리듐(Pt-Ru-Ir) 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다. It is preferable that the metal is any one selected from the group consisting of platinum, ruthenium, molybdenum, tin, palladium, nickel, cobalt, iron, iridium and alloys thereof. The alloy may also be selected from the group consisting of platinum-ruthenium (Pt-Ru), platinum-molybdenum (Pt-Mo), platinum-tin (Pt-Sn), palladium- (Pt-Ru-Mo), platinum-ruthenium-tin (Pt-Ru-Sn), platinum-tin-nickel (Pt-Sn-Ni), platinum-ruthenium It is preferably any one selected from the group consisting of cobalt (Pt-Ru-Co), platinum-ruthenium-iron (Pt-Ru-Fe) and platinum-ruthenium-iridium (Pt-Ru-Ir).

상기 금속 산화물은 니켈 산화물, 타이타니아 산화물, 망간 산화물 및 마그네슘 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 상기 금속 산화물로 인해본 발명에 따른 탄소-금속-금속 산화물 복합체가 부식되는 것을 방지하게 되고, 이를 통해 연료전지 촉매제의 내구성 향상 및 연료전지의 품질 향상과 수명 연장에 기여하게 된다. The metal oxide is preferably at least one selected from the group consisting of nickel oxide, titania oxide, manganese oxide, and magnesium oxide. The metal oxide prevents the carbon-metal-metal oxide composite according to the present invention from being corroded, thereby contributing to improvement of the durability of the fuel cell catalyst and improvement of quality and life of the fuel cell.

상기 탄소 담지체는 카본블랙, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노코일, 다공성 탄소 구조체, 메스코카본 마이크로비드, 단일벽탄소나노혼, 탄소에어로겔, 그라핀 및 그라핀 옥사이드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. The carbon support may be selected from the group consisting of carbon black, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanocoils, porous carbon structures, mesocarbon microbeads, single wall carbon nanohorns, carbon aerogels, graphene and graphene oxide Or more.

상기 극단파 백색광 조사는 펄스폭(Pulse width)이 0.1-100 ms이며, 펄스갭(Pulse gap)은 0.1-100 ms이고, 펄스수(Pulse number)는 1-1,000 회인 것이 바람직하다.
The irradiation of the extreme ultraviolet-white light preferably has a pulse width of 0.1-100 ms, a pulse gap of 0.1-100 ms, and a pulse number of 1-1,000 times.

본발명의 또 다른 특징에 따른 연료전지는 공지의 제조방법으로 제조되는 모든 연료전지를 포함하면서, 본 발명에 따른 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체를 포함한다.
A fuel cell according to another aspect of the present invention includes a carbon-metal-metal oxide composite for a fuel cell catalyst according to the present invention, including all the fuel cells manufactured by a known manufacturing method.

이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 또한, 이하의 실시예를 포함한 본 발명의 개시 내용에 기초한다면, 구체적으로 실험 결과가 제시되지 않은 본 발명을 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있음은 명백하다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and the like, but the scope and content of the present invention can not be construed to be limited or limited by the following Examples. In addition, it is apparent that, based on the teachings of the present invention including the following examples, those skilled in the art can easily carry out the present invention in which experimental results are not specifically shown.

실시예Example

2.67 mg의 PtCl2(Platinum chloride)와 0.28 mg의 TiO2(Titanium dioxide) 나노입자를 45 ml의 DMF (N-Dimethylformide)에 섞어 2 시간 동안 소니케이터를 이용하여 분산시켰다. 이 후, 8 mg의 단일벽탄소나노튜브(MWCNT)를 금속 전구체와 금속 산화물 나노입자를 분산시킨 용액에 넣어 다시 2 시간 동안 소니케이터를 이용하여 분산시켰다. 이 후, 150 ℃의 핫플레이트를 이용하여 PtCl2, TiO2, MWCNT와 DMF의 혼합용액 중에서 DMF를 건조시키면서 스포이드를 이용하여 실리콘 웨이퍼 위에 도포였다.2.67 mg of PtCl 2 (platinum chloride) and 0.28 mg of TiO 2 (Titanium dioxide) nanoparticles were mixed in 45 ml of DMF (N-Dimethylformide) and dispersed for 2 hours using a sonicator. Then, 8 mg of single-walled carbon nanotubes (MWCNT) were dispersed in a solution in which the metal precursor and the metal oxide nanoparticles were dispersed, and further dispersed for 2 hours using a sonicator. Thereafter, DMF was coated on a silicon wafer using a syringe while the DMF was dried in a mixed solution of PtCl 2, TiO 2, MWCNT and DMF using a hot plate at 150 ° C.

금속 전구체와 MWCNT가 흡착되어 있는 실리콘 웨이퍼 기판에 하기 표 1에 도시된 테이블조건의 극단파 백색광을 조사하여 MWCNT 위에 백금-타이타니아 옥사이드 합금(20 wt% Pt-TiO2/MWCNT)을 형성하였다. 그리하여 최종 연료전지 촉매제용 탄소-금속-금속 산화물 복합체를 수득하였다. 도 1은 본 실시예의 과정을 도식화한 그림이며, 도 2는 극단파 백색광 조사를 실시하는 모습을 나타낸 그림이다. 또한 도 3은 극단파 백색광 조사에 의해 본 실시예의 탄소-금속-금속 산화물 복합체가 형성되는 원리를 나타내는 그림이다. 또한 도 4는 극단파 백색광 조사시펄스폭, 펄스갭, 펄스수, 강도를 주어 실시하는 원리를 나타내는 그래프이다. (20 wt% Pt-TiO 2 / MWCNT) was formed on the MWCNT by irradiating the metal precursor and the silicon wafer substrate on which the MWCNT was adsorbed by the extreme ultraviolet ray of the table condition shown in Table 1 below. Thus, a carbon-metal-metal oxide complex for a final fuel cell catalyst was obtained. FIG. 1 is a diagram illustrating the process of the present embodiment, and FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which extreme ultraviolet light irradiation is performed. FIG. 3 is a view showing the principle of forming the carbon-metal-metal oxide composite of this embodiment by irradiation with extreme ultraviolet light. 4 is a graph showing the principle of performing the pulse width, the pulse gap, the number of pulses, and the intensity when the extreme ultraviolet light is irradiated.

도 5는 생성된 탄소-금속-금속 산화물 복합체의 구조를 전자 주사 현미경(SEM, JEOL JSM 6700F)으로 관찰한 모습이다. 본 발명에 따라 극단파 광조사 및 증착 공정을 수행한 결과, MWCNT 위에 표면적이 매우 큰 3차원 나노 백금 구조를 형성할 수 있음을 확인하였다.FIG. 5 shows the structure of the resulting carbon-metal-metal oxide composite observed with an electronic scanning microscope (SEM, JEOL JSM 6700F). As a result of the extreme ultraviolet irradiation and deposition process according to the present invention, it was confirmed that a three-dimensional nanopowder structure having a very large surface area can be formed on the MWCNT.

MetalMetal 펄스폭Pulse width 펄스갭Pulse gap 펄스수Number of pulses 강도burglar Pt-TiO2/MWCNTPt-TiO 2 / MWCNT 5 ms5 ms 5 ms5 ms 33 40 J/cm2 40 J / cm 2

또한 상기 극단파 백색광의 조사 조건을 나타낸 표 1은 본 발명의 바람직한 일실시예를 나타낸 것일 뿐 본 실시예의 극단파 백색광 조사 조건이 상기 표 1로 제한되는 것은 아니다.
Table 1, which shows irradiation conditions of the extreme ultraviolet-white light, shows only one preferred embodiment of the present invention, and the extreme ultraviolet-white light irradiation conditions of this embodiment are not limited to the above Table 1. [

비교예Comparative Example 1 One

실시예와 같은 방법으로 실시하되, 금속 산화물을 사용하지 않고 순수 백금만을 사용하여 연료전지 촉매제용 탄소-금속 복합체를 수득하였다.
A carbon-metal composite for a fuel cell catalyst was obtained using pure platinum alone, without using a metal oxide, in the same manner as in Example.

비교예Comparative Example 2 2

실시예와 같은 방법으로 실시하되, 금속 산화물을 사용하지 않고 백금-루테늄 합금을 사용하여 연료전지 촉매제용 탄소-금속 합금 복합체를 제조하였다.
A carbon-metal alloy composite for a fuel cell catalyst was prepared using a platinum-ruthenium alloy in the same manner as in Example except that no metal oxide was used.

실험예Experimental Example

실시예, 비교예 1 및 비교예 2의 전기적 화학반응 정도를 살펴보는 실험을 실시하였다. Experiments were carried out to examine the degree of electrical chemical reaction of Examples, Comparative Examples 1 and 2.

도 6은 생성된 탄소-금속-금속 산화물 복합 입자의 전기적 화학반응을 포텐셜스탯(Potential Stat;Compact stat, IviumTechonologies)을 이용하여 순환전압전류법(CV)으로 살펴본 결과이며 0.5 M H2SO4가 전해질로 사용되었고 그에 따른 수소흡착/탈착 피크가 -0.3 ~ 0 V 범위에 형성된 것을 확인하였다. 또한, 도 7에 의해 사이클 별로 그 결과에 따른 수소흡착/탈착 피크의 전하량 값이 줄어드는 것을 확인할 수 있으며 순수 백금(20 wt% Pt/MWCNT, 비교예 1) 및 백금 합금(Pt-Ru/MWCNT 50 wt% Ru, 비교예 2)의 결과보다 훨씬 좋은 안정성을 보임을 확인할 수 있었다. Figure 6 is the carbon generation-metal-electrical reaction of the metal oxide composite particles potential stats; the result using the (Potential Stat Compact stat, IviumTechonologies) examined by cyclic voltammetry (CV) is 0.5 MH 2 SO 4 electrolyte And it was confirmed that the hydrogen adsorption / desorption peaks thereof were formed in the range of -0.3 to 0 V. 7 shows that the amount of charge of the hydrogen adsorption / desorption peaks was decreased in each cycle, and that the amount of hydrogen adsorption / desorption peaks was decreased by 20 wt% Pt / MWCNT (Comparative Example 1) and platinum alloy (Pt-Ru / MWCNT 50 wt% Ru, comparative example 2).

즉, 이러한 수소흡착/탈착 피크의 전하량 값으로 확인한 결과는 상기 실시예에 의해 생성된 탄소-금속-금속 산화물 복합체가 연료전지 촉매제로서 사용되는 경우 비교예 1 및 비교예 2의 경우보다 전기적 화학반응의 성능이 점차적으로 줄어드는 현상을 방지하고 부식으로 인한 연료전지의 손상될 위험이 줄어들게 됨을 확인한 것이다. 이는 금속 산화물을 분산용액 내에 같이 혼합하여 실시함에 따른 결과이다.
That is, as a result of confirming the value of the charge amount of the hydrogen adsorption / desorption peaks, it was found that when the carbon-metal-metal oxide complex produced by the above example was used as a fuel cell catalyst, And the risk of damage to the fuel cell due to corrosion is reduced. This is a result of mixing the metal oxides in the dispersion solution.

Claims (18)

1) 금속 전구체, 금속 산화물 전구체 및 탄소 담지체를 물, 유기용매 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 용매와 함께 혼합하여 분산용액을 수득하는 단계;
2) 상기 분산용액을 기판에 코팅한 후 건조시키는 단계; 및
3) 상기 건조된 기판에 극단파 백색광을 조사하는 단계;
를 포함하는 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체의 제조방법.
1) mixing a metal precursor, a metal oxide precursor and a carbon carrier with a solvent selected from the group consisting of water, an organic solvent and a mixture thereof to obtain a dispersion solution;
2) coating the dispersion solution on a substrate and then drying; And
3) irradiating the dried substrate with extreme ultraviolet light;
Metal-oxide complex for a fuel cell catalyst.
제1항에 있어서,
상기 금속 전구체 또는 금속 산화물 전구체는 금속 또는 금속 산화물의 수산화물, 질산염, 황산염, 아세트산염, 염화물 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 포함하는 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The metal precursor or metal oxide precursor may be any one selected from the group consisting of a hydroxide of a metal or a metal oxide, a nitrate salt, a sulfate salt, an acetate salt, a chloride, and a mixture thereof. Gt;
제1항에 있어서,
상기 금속은 백금, 루테늄, 몰리브덴, 주석, 팔라듐, 니켈, 코발트, 철, 이리듐 및 이들의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 전구체인 것을 특징으로 하는 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The metal is a precursor selected from the group consisting of platinum, ruthenium, molybdenum, tin, palladium, nickel, cobalt, iron, iridium and alloys thereof. ≪ / RTI >
제1항에 있어서,
상기 금속 산화물은 니켈 산화물, 타이타니아 산화물, 망간 산화물 및 마그네슘 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 전구체인 것을 특징으로 하는 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the metal oxide is at least one precursor selected from the group consisting of nickel oxide, titania oxide, manganese oxide, and magnesium oxide.
제1항에 있어서,
상기 유기용매는 디메틸포름아미드, 에탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the organic solvent is any one selected from the group consisting of dimethylformamide, ethanol, ethylene glycol, diethylene glycol, and mixtures thereof.
1) 탄소 담지체가 도포된 기판 상에 금속 또는 금속 산화물을 증착하는 단계; 및
2) 상기 증착 후 극단파 백색광을 조사하는 단계;
를 포함하는 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체의 제조방법.
1) depositing a metal or a metal oxide on a substrate to which a carbon support is applied; And
2) irradiating the extreme ultraviolet light after the deposition;
Metal-oxide complex for a fuel cell catalyst.
제6항에 있어서,
상기 금속은 백금, 루테늄, 몰리브덴, 주석, 팔라듐, 니켈, 코발트, 철, 이리듐 및 이들의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the metal is any one selected from the group consisting of platinum, ruthenium, molybdenum, tin, palladium, nickel, cobalt, iron, iridium and alloys thereof. Way.
제6항에 있어서,
상기 금속 산화물은 니켈 산화물, 타이타니아 산화물, 망간 산화물 및 마그네슘 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the metal oxide is at least one selected from the group consisting of nickel oxide, titania oxide, manganese oxide, and magnesium oxide.
제1항 또는 제6항에 있어서,
상기 탄소 담지체는 카본블랙, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노코일, 다공성 탄소 구조체, 메스코카본 마이크로비드, 단일벽탄소나노혼, 탄소에어로겔, 그라핀 및 그라핀 옥사이드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체의 제조방법.
7. The method according to claim 1 or 6,
The carbon support may be selected from the group consisting of carbon black, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanocoils, porous carbon structures, mesocarbon microbeads, single wall carbon nanohorns, carbon aerogels, graphene and graphene oxide Wherein the carbon-metal-metal-oxide complex for fuel cell catalyst is at least one selected from the group consisting of carbon,
제1항 또는 제6항에 있어서,
상기 극단파 백색광 조사는 펄스폭(Pulse width)이 0.1-100 ms이며, 펄스갭(Pulse gap)은 0.1-100 ms이고, 펄스수(Pulse number)는 1-1,000 회인 것을 특징으로 하는 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체의 제조방법.
7. The method according to claim 1 or 6,
Wherein the extreme ultraviolet-white light irradiation has a pulse width of 0.1-100 ms, a pulse gap of 0.1-100 ms, and a pulse number of 1-1,000 times. Wherein the carbon-metal-metal oxide composite is prepared by a method comprising the steps of:
제3항 또는 제7항에 있어서,
상기 합금은 백금-루테늄(Pt-Ru), 백금-몰리브덴 (Pt- Mo), 백금-주석(Pt-Sn), 팔라듐-백금(Pd-Pt), 팔라듐-루테튬(Pd-Ru), 팔라듐- 몰리브덴 (Pd-Mo), 백금-루테늄-몰리브덴(Pt-Ru-Mo), 백금-루테늄-주석(Pt-Ru- Sn), 백금-주석-니켈 (Pt-Sn-Ni), 백금-루테늄-코발트(Pt-Ru-Co), 백금-루테늄- 철(Pt-Ru-Fe), 백금-루테늄-이리듐(Pt-Ru-Ir) 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 연료전지 촉매용 탄소-금소-금속 산화물 복합체의 제조방법.
8. The method according to claim 3 or 7,
The alloy may be selected from platinum-ruthenium (Pt-Ru), platinum-molybdenum (Pt-Mo), platinum-tin (Pt-Sn), palladium- Ruthenium-tin (Pt-Ru-Sn), platinum-tin-nickel (Pt-Sn-Ni), platinum-ruthenium-molybdenum (Pd-Mo), platinum- Wherein the catalyst is any one selected from the group consisting of cobalt (Pt-Ru-Co), platinum-ruthenium-iron (Pt-Ru-Fe), platinum- Wherein the carbon-nitrogen-metal-oxide composite is prepared by a method comprising the steps of:
탄소담지체에 금속 및 금속 산화물을 포함하고, 극단파 백색광을 조사하여 이루어지는 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체.
A carbon-metal-metal oxide composite for a fuel cell catalyst, comprising a metal and a metal oxide in a carbon carrier, and irradiating the extreme ultraviolet light.
제12항에 있어서,
상기 금속은 백금, 루테늄, 몰리브덴, 주석, 팔라듐, 니켈, 코발트, 철, 이리듐 및 이들의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체.
13. The method of claim 12,
Wherein the metal is any one selected from the group consisting of platinum, ruthenium, molybdenum, tin, palladium, nickel, cobalt, iron, iridium and alloys thereof.
제12항에 있어서,
상기 금속 산화물은 니켈 산화물, 타이타니아 산화물, 망간 산화물 및 마그네슘 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체.
13. The method of claim 12,
Wherein the metal oxide is at least one selected from the group consisting of nickel oxide, titania oxide, manganese oxide, and magnesium oxide.
제12항에 있어서,
상기 탄소 담지체는 카본블랙, 탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 탄소나노코일, 다공성 탄소 구조체, 메스코카본마이크로비드, 단일벽탄소나노혼, 탄소에어로겔, 그라핀 및 그라핀옥사이드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체.
13. The method of claim 12,
The carbon support may be selected from the group consisting of carbon black, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanocoils, porous carbon structures, mesocarbon microbeads, single wall carbon nanohorns, carbon aerogels, graphene and graphene oxide Wherein the carbon-metal-metal-oxide complex for fuel cell catalyst is at least one of the carbon-metal-metal oxide complex for fuel cell catalyst.
제12항에 있어서,
상기 극단파 백색광 조사는 펄스폭(Pulse width)이 0.1-100 ms이며, 펄스갭(Pulse gap)은 0.1-100 ms이고, 펄스수(Pulse number)는 1-1,000 회인 것을 특징으로 하는 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체.
13. The method of claim 12,
Wherein the extreme ultraviolet-white light irradiation has a pulse width of 0.1-100 ms, a pulse gap of 0.1-100 ms, and a pulse number of 1-1,000 times. ≪ / RTI >
제13항에 있어서,
상기 합금은 백금-루테늄(Pt-Ru), 백금-몰리브덴 (Pt- Mo), 백금-주석(Pt-Sn), 팔라듐-백금(Pd-Pt), 팔라듐-루테튬(Pd-Ru), 팔라듐- 몰리브덴 (Pd-Mo), 백금-루테늄-몰리브덴(Pt-Ru-Mo), 백금-루테늄-주석(Pt-Ru- Sn), 백금-주석-니켈 (Pt-Sn-Ni), 백금-루테늄-코발트(Pt-Ru-Co), 백금-루테늄- 철(Pt-Ru-Fe), 백금-루테늄-이리듐(Pt-Ru-Ir) 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 연료전지 촉매용 탄소-금소-금속 산화물 복합체.
14. The method of claim 13,
The alloy may be selected from platinum-ruthenium (Pt-Ru), platinum-molybdenum (Pt-Mo), platinum-tin (Pt-Sn), palladium- Ruthenium-tin (Pt-Ru-Sn), platinum-tin-nickel (Pt-Sn-Ni), platinum-ruthenium-molybdenum (Pd-Mo), platinum- Wherein the catalyst is any one selected from the group consisting of cobalt (Pt-Ru-Co), platinum-ruthenium-iron (Pt-Ru-Fe), platinum- ≪ / RTI >
제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 연료전지 촉매용 탄소-금속-금속 산화물 복합체를 포함하는 연료전지.
17. A fuel cell comprising a carbon-metal-metal oxide composite for a fuel cell catalyst according to any one of claims 12 to 17.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105024084A (en) * 2015-08-19 2015-11-04 哈尔滨工业大学 High-temperature proton exchange membrane fuel cell membrane electrode and preparation method thereof
CN105161736A (en) * 2015-08-19 2015-12-16 哈尔滨工业大学 Miniature direct methanol fuel cell membrane electrode and preparation method thereof
CN108341410A (en) * 2018-01-11 2018-07-31 南京大学 A kind of preparation method and applications of graphene aerogel
US20200377420A1 (en) * 2016-08-19 2020-12-03 University Of Massachusetts Nanoporous structures and assemblies incorporating the same
KR20210090569A (en) * 2020-01-10 2021-07-20 한양대학교 산학협력단 Method for manufacturing metal supported solid oxide fuel cell using light sintering

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105024084A (en) * 2015-08-19 2015-11-04 哈尔滨工业大学 High-temperature proton exchange membrane fuel cell membrane electrode and preparation method thereof
CN105161736A (en) * 2015-08-19 2015-12-16 哈尔滨工业大学 Miniature direct methanol fuel cell membrane electrode and preparation method thereof
US20200377420A1 (en) * 2016-08-19 2020-12-03 University Of Massachusetts Nanoporous structures and assemblies incorporating the same
US11964920B2 (en) * 2016-08-19 2024-04-23 University Of Massachusetts Nanoporous structures and assemblies incorporating the same
CN108341410A (en) * 2018-01-11 2018-07-31 南京大学 A kind of preparation method and applications of graphene aerogel
CN108341410B (en) * 2018-01-11 2021-09-10 南京大学 Preparation method and application of graphene aerogel
KR20210090569A (en) * 2020-01-10 2021-07-20 한양대학교 산학협력단 Method for manufacturing metal supported solid oxide fuel cell using light sintering

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