KR20200105001A - Electrode catalyst for fuel cell and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an electrode catalyst for a fuel cell and a manufacturing method of the same, in which carbon nanofibers and metal oxides are formed in a complex type to form an electrode catalyst for a fuel cell, and the metal oxide includes at least one material selected from the group including TiO2, Ti2O3, V2O5, V2O3, ZrO2, ZnO, B2O, B2O3, Al2O3, Ga2O3, TeO, TeO3, Cs2O, MgO, SnO, SnO2, CrO3, Cr2O3, BeO, FeO, Fe2O3, BaO, PbO, PbO2, Pb2O3, and Pb3O4. According to the present invention, because precious metal is not used, the price is inexpensive, performance is improved compared to carbon black, and the activity is high.

Description

연료전지용 전극 촉매 및 그 제조방법{Electrode catalyst for fuel cell and manufacturing method of the same}Electrode catalyst for fuel cell and manufacturing method of the same

본 발명은 연료전지용 전극 촉매 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 백금 등의 귀금속을 사용하지 않아 가격이 저렴하고 카본블랙보다 성능이 향상되고 활성이 높은 연료전지용 전극 촉매 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an electrode catalyst for a fuel cell and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an electrode catalyst for a fuel cell having higher activity and higher performance than carbon black because it does not use noble metals such as platinum. About.

연료전지는 연료의 산화 반응에 의해 화학 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 전기화학 전지이다. 연료 전지는 청정 에너지원으로서 단위 전지의 적층에 의한 스택(stack) 구성으로 다양한 범위의 출력을 낼 수 있는 장점을 갖고 있다. A fuel cell is an electrochemical cell that converts chemical energy into electrical energy by oxidation of fuel. As a clean energy source, fuel cells have the advantage of being capable of producing a wide range of outputs in a stack configuration by stacking unit cells.

최근 전자기기의 디지털 컨버전스 추세에 맞춰 소비전력이 비약적으로 높아짐에 따라 성능이 높은 연료전지에 대한 수요가 크게 증가하고 있으며, 고효율 및 고용량의 장점을 가지는 이온도전막(Proton Exchange Membrane: PEM) 연료전지가 각광받고 있다. In line with the recent trend of digital convergence of electronic devices, the demand for fuel cells with high performance is increasing significantly as the power consumption increases dramatically, and the Proton Exchange Membrane (PEM) fuel cell has advantages of high efficiency and high capacity. Is in the spotlight.

일반적으로 연료전지는 수소(H2)를 포함하는 원료를 사용하는데, 원료공급원으로서 고압 수소 저장 방식은 휴대용 등에 사용하기는 사실상 불가능하며 상당한 위험요소를 내재하고 있으며, 고체수소화합물 수소저장합금 또한 자체 무게로 인하여 상용화에 많은 어려움이 있다. In general, fuel cells use raw materials containing hydrogen (H 2 ), but the high-pressure hydrogen storage method as a raw material supply source is virtually impossible to use in portable, etc., and it poses considerable risk factors, and solid hydrogen compound hydrogen storage alloys are also self-contained. There are many difficulties in commercialization due to weight.

이러한 문제를 해결할 수 있는 방법으로 제시되고 있는 수소저장법 중 하나로 수소화합물 또는 수소저장합금이 용해된 용액과 촉매가 접촉하여 수소를 발생시키는 방식이 있다. One of the hydrogen storage methods proposed as a way to solve this problem is a method of generating hydrogen by contacting a hydrogen compound or a solution in which a hydrogen storage alloy is dissolved and a catalyst.

연료전지 촉매 관련 연구는 촉매 금속의 조성 및 고분산 제조법의 필요성이 대두되고 있다. In research related to fuel cell catalysts, the need for a method for producing a catalyst metal composition and high dispersion is emerging.

연료전지 스택 가격 중 전극 촉매와 관련된 분야의 비중은 45%에 달하고 있다. 연료전지의 중요한 요소로서, 산소 환원 반응(ORR; oxygen reduction reaction)을 담당하는 연료전지의 양극 촉매로는 백금 촉매가 가장 널리 사용되고 있다. 백금 촉매는 특성이 우수하나 가격이 고가인 단점이 있다. 이에 비용절감을 위해 백금 함량을 줄이거나 대체 촉매인 비귀금속 촉매의 개발을 통한 전극 소재의 경제적인 어려움을 극복하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. Among the fuel cell stack prices, the proportion of the field related to electrode catalysts reaches 45%. As an important element of a fuel cell, a platinum catalyst is most widely used as an anode catalyst of a fuel cell that is responsible for an oxygen reduction reaction (ORR). Platinum catalysts have excellent characteristics, but have a disadvantage of being expensive. Accordingly, research to overcome the economic difficulties of electrode materials by reducing the platinum content or developing a non-precious metal catalyst, which is an alternative catalyst, has been actively conducted to reduce costs.

가격이 비교적 저렴한 카본블랙이 주로 이용되고 있으나, 자동차 연료전지의 경우에는 탄소 부식반응으로 인해 성능저하와 상용화의 가장 큰 문제점이 있다. Carbon black, which is relatively inexpensive, is mainly used, but in the case of automobile fuel cells, performance degradation and commercialization are the biggest problems due to carbon corrosion reaction.

대한민국 등록특허공보 제10-0681691호Korean Patent Publication No. 10-0681691

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 백금 등의 귀금속을 사용하지 않아 가격이 저렴하고 카본블랙보다 성능이 향상되고 활성이 높은 연료전지용 전극 촉매 및 그 제조방법을 제공함에 있다. A problem to be solved by the present invention is to provide an electrode catalyst for a fuel cell and a method of manufacturing the same, which is inexpensive because no precious metal such as platinum is used, and has improved performance and higher activity than carbon black.

본 발명은, 탄소나노섬유(carbon nanofiber)과 금속산화물이 복합화되어 연료전지용 전극 촉매를 이루며, 상기 금속산화물은 TiO2, Ti2O3, V2O5, V2O3, ZrO2, ZnO, B2O, B2O3, Al2O3, Ga2O3, TeO, TeO3, Cs2O, MgO, SnO, SnO2, CrO3, Cr2O3, BeO, FeO, Fe2O3, BaO, PbO, PbO2, Pb2O3 및 Pb3O4로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극 촉매를 제공한다.In the present invention, carbon nanofibers and metal oxides are combined to form an electrode catalyst for a fuel cell, and the metal oxides are TiO 2 , Ti 2 O 3 , V 2 O 5 , V 2 O 3 , ZrO 2 , ZnO , B 2 O, B 2 O 3 , Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , TeO, TeO 3 , Cs 2 O, MgO, SnO, SnO 2 , CrO 3 , Cr 2 O 3 , BeO, FeO, Fe 2 O 3 , BaO, PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 It provides an electrode catalyst for a fuel cell characterized in that it comprises at least one material selected from the group consisting of Pb 3 O 4 .

상기 금속산화물은 상기 연료전지용 전극 촉매에 상기 탄소나노섬유 100중량부에 대하여 5∼50 중량부 함유된 것이 바람직하다.The metal oxide is preferably contained in an amount of 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon nanofibers in the fuel cell electrode catalyst.

상기 금속산화물은 5∼30 ㎚의 입자 크기를 갖는 것이 바람직하다.It is preferable that the metal oxide has a particle size of 5 to 30 nm.

질소 도핑 소스가 더 복합화되어 연료전지용 전극 촉매를 이룰 수 있다. The nitrogen doping source can be further compounded to form an electrode catalyst for a fuel cell.

상기 질소 도핑 소스는 상기 연료전지용 전극 촉매에 상기 탄소나노섬유 100중량부에 대하여 5∼25 중량부 함유된 것이 바람직하다.The nitrogen doping source preferably contains 5 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon nanofibers in the fuel cell electrode catalyst.

상기 질소 도핑 소스는 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리로다닌(polyrhodanine), 멜라닌(melamine), 우레아(urea), 퓨린(purine), 아데닌(adenine), 구아닌(guanine), 히포잔틴(hypoxanthine), 잔틴(xanthine), 테오브로민(theobromine) 및 카페인(caffeine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The nitrogen doping source is polyacrylonitrile, polyaniline, polypyrrole, polyrhodanine, melanin, urea, purine, adenine, Guanine (guanine), hypoxanthine (hypoxanthine), xanthine (xanthine), theobromine (theobromine) and caffeine (caffeine) may contain one or more substances selected from the group consisting of.

또한, 본 발명은, (a) 용매에 탄소나노섬유(carbon nanofiber)와 금속산화물을 첨가하여 분산시키는 단계와, (b) 분산 용액을 여과하여 상기 탄소나노섬유와 상기 금속산화물이 복합화된 복합체를 채취하는 단계 및 (c) 상기 복합체를 세척하고 건조하는 단계를 포함하며, 상기 금속산화물은 TiO2, Ti2O3, V2O5, V2O3, ZrO2, ZnO, B2O, B2O3, Al2O3, Ga2O3, TeO, TeO3, Cs2O, MgO, SnO, SnO2, CrO3, Cr2O3, BeO, FeO, Fe2O3, BaO, PbO, PbO2, Pb2O3 및 Pb3O4로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극 촉매의 제조방법을 제공한다. In addition, the present invention includes the steps of (a) dispersing by adding carbon nanofibers and metal oxide to a solvent, and (b) filtering the dispersion solution to obtain a composite composite of the carbon nanofibers and the metal oxide. And (c) washing and drying the composite, and the metal oxide is TiO 2 , Ti 2 O 3 , V 2 O 5 , V 2 O 3 , ZrO 2 , ZnO, B 2 O, B 2 O 3 , Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , TeO, TeO 3 , Cs 2 O, MgO, SnO, SnO 2 , CrO 3 , Cr 2 O 3 , BeO, FeO, Fe 2 O 3 , BaO, It provides a method of manufacturing an electrode catalyst for a fuel cell, comprising at least one material selected from the group consisting of PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 and Pb 3 O 4 .

상기 금속산화물이 상기 연료전지용 전극 촉매에 상기 탄소나노섬유 100중량부에 대하여 5∼50 중량부 함유된 것이 바람직하다.It is preferable that the metal oxide contains 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon nanofibers in the fuel cell electrode catalyst.

상기 금속산화물은 5∼30 ㎚의 입자 크기를 갖는 것이 바람직하다.It is preferable that the metal oxide has a particle size of 5 to 30 nm.

상기 (a) 단계에서 질소 도핑 소스를 더 첨가하여 분산시키고, 상기 질소 도핑 소스가 더 복합화되어 상기 연료전지용 전극 촉매를 이룰 수 있다.In step (a), a nitrogen doping source is further added and dispersed, and the nitrogen doping source is further compounded to form the fuel cell electrode catalyst.

상기 질소 도핑 소스는 상기 연료전지용 전극 촉매에 상기 탄소나노섬유 100중량부에 대하여 5∼25 중량부 함유된 것이 바람직하다. The nitrogen doping source preferably contains 5 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon nanofibers in the fuel cell electrode catalyst.

상기 질소 도핑 소스는 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리로다닌(polyrhodanine), 멜라닌(melamine), 우레아(urea), 퓨린(purine), 아데닌(adenine), 구아닌(guanine), 히포잔틴(hypoxanthine), 잔틴(xanthine), 테오브로민(theobromine) 및 카페인(caffeine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The nitrogen doping source is polyacrylonitrile, polyaniline, polypyrrole, polyrhodanine, melanin, urea, purine, adenine, Guanine (guanine), hypoxanthine (hypoxanthine), xanthine (xanthine), theobromine (theobromine) and caffeine (caffeine) may contain one or more substances selected from the group consisting of.

본 발명의 연료전지용 전극 촉매에 의하면, 백금 등의 귀금속을 사용하지 않아 가격이 저렴하고 카본블랙보다 성능이 향상되고 활성이 높다. According to the electrode catalyst for a fuel cell of the present invention, since no precious metal such as platinum is used, the price is low, and the performance is improved and the activity is higher than that of carbon black.

본 발명에 의하면, 탄소나노섬유를 이용하여 활성이 높은 연료전지용 전극 촉매를 제조할 수 있다. According to the present invention, an electrode catalyst for a fuel cell having high activity can be manufactured using carbon nanofibers.

본 발명에 의하면, 간단한 공정으로 카본블랙 보다 성능이 향상된 연료전지용 전극 촉매를 단시간에 대량 생산에 적용할 수 있다.According to the present invention, an electrode catalyst for a fuel cell with improved performance than carbon black can be applied to mass production in a short time through a simple process.

도 1은 실시예 1에 따라 제조된 전극 촉매를 보여주는 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진이다.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 전극 촉매를 보여주는 투과전자현미경(transmission electron microscope; TEM) 사진이다.
도 3은 실시예 1에 따라 제조된 전극 촉매와 비교예에서 사용된 전극 촉매의 전류밀도를 보여주는 도면이다.1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing an electrode catalyst prepared according to Example 1. FIG.
2 is a transmission electron microscope (TEM) photograph showing an electrode catalyst prepared according to Example 1. FIG.
3 is a view showing the current density of the electrode catalyst prepared in Example 1 and the electrode catalyst used in Comparative Example.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following examples are provided so that the present invention may be sufficiently understood by those of ordinary skill in the art, and may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is limited to the examples described below. It does not become.

발명의 상세한 설명 또는 청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.In the detailed description of the invention or in the claims, when any one component "includes" another component, it is not construed as being limited to only the component unless otherwise stated, and other components are further included. It should be understood that it may contain.

이하에서, 탄소나노섬유는 직경이 1㎚ 이상이고 1㎛ 미만이 탄소섬유를 지칭하는 것으로 사용한다. Hereinafter, carbon nanofibers are used as referring to carbon fibers having a diameter of 1 nm or more and less than 1 μm.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지용 전극 촉매는, 탄소나노섬유(carbon nanofiber)과 금속산화물이 복합화되어 연료전지용 전극 촉매를 이루며, 상기 금속산화물은 TiO2, Ti2O3, V2O5, V2O3, ZrO2, ZnO, B2O, B2O3, Al2O3, Ga2O3, TeO, TeO3, Cs2O, MgO, SnO, SnO2, CrO3, Cr2O3, BeO, FeO, Fe2O3, BaO, PbO, PbO2, Pb2O3 및 Pb3O4로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함한다.The electrode catalyst for a fuel cell according to a preferred embodiment of the present invention is a composite of carbon nanofibers and a metal oxide to form an electrode catalyst for a fuel cell, and the metal oxides are TiO 2 , Ti 2 O 3 , V 2 O 5 , V 2 O 3 , ZrO 2 , ZnO, B 2 O, B 2 O 3 , Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , TeO, TeO 3 , Cs 2 O, MgO, SnO, SnO 2 , CrO 3 , Cr 2 O 3 , BeO, FeO, Fe 2 O 3 , BaO, PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 and Pb 3 O 4 It includes at least one material selected from the group consisting of.

상기 금속산화물은 상기 연료전지용 전극 촉매에 상기 탄소나노섬유 100중량부에 대하여 5∼50 중량부 함유된 것이 바람직하다.The metal oxide is preferably contained in an amount of 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon nanofibers in the fuel cell electrode catalyst.

상기 금속산화물은 5∼30 ㎚의 입자 크기를 갖는 것이 바람직하다.It is preferable that the metal oxide has a particle size of 5 to 30 nm.

질소 도핑 소스가 더 복합화되어 연료전지용 전극 촉매를 이룰 수 있다. The nitrogen doping source can be further compounded to form an electrode catalyst for a fuel cell.

상기 질소 도핑 소스는 상기 연료전지용 전극 촉매에 상기 탄소나노섬유 100중량부에 대하여 5∼25 중량부 함유된 것이 바람직하다.The nitrogen doping source preferably contains 5 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon nanofibers in the fuel cell electrode catalyst.

상기 질소 도핑 소스는 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리로다닌(polyrhodanine), 멜라닌(melamine), 우레아(urea), 퓨린(purine), 아데닌(adenine), 구아닌(guanine), 히포잔틴(hypoxanthine), 잔틴(xanthine), 테오브로민(theobromine) 및 카페인(caffeine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The nitrogen doping source is polyacrylonitrile, polyaniline, polypyrrole, polyrhodanine, melanin, urea, purine, adenine, Guanine (guanine), hypoxanthine (hypoxanthine), xanthine (xanthine), theobromine (theobromine) and caffeine (caffeine) may contain one or more substances selected from the group consisting of.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지용 전극 촉매의 제조방법은, (a) 용매에 탄소나노섬유(carbon nanofiber)와 금속산화물을 첨가하여 분산시키는 단계와, (b) 분산 용액을 여과하여 상기 탄소나노섬유와 상기 금속산화물이 복합화된 복합체를 채취하는 단계 및 (c) 상기 복합체를 세척하고 건조하는 단계를 포함하며, 상기 금속산화물은 TiO2, Ti2O3, V2O5, V2O3, ZrO2, ZnO, B2O, B2O3, Al2O3, Ga2O3, TeO, TeO3, Cs2O, MgO, SnO, SnO2, CrO3, Cr2O3, BeO, FeO, Fe2O3, BaO, PbO, PbO2, Pb2O3 및 Pb3O4로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극 촉매의 제조방법을 제공한다. A method of manufacturing an electrode catalyst for a fuel cell according to a preferred embodiment of the present invention includes the steps of (a) dispersing by adding carbon nanofibers and metal oxide to a solvent, and (b) filtering the dispersion solution to And (c) washing and drying the composite, wherein the metal oxide is TiO 2 , Ti 2 O 3 , V 2 O 5 , V 2 O 3 , ZrO 2 , ZnO, B 2 O, B 2 O 3 , Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , TeO, TeO 3 , Cs 2 O, MgO, SnO, SnO 2 , CrO 3 , Cr 2 O 3 , Provides a method of manufacturing an electrode catalyst for a fuel cell, characterized in that it contains at least one material selected from the group consisting of BeO, FeO, Fe 2 O 3 , BaO, PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 and Pb 3 O 4 do.

상기 금속산화물이 상기 연료전지용 전극 촉매에 상기 탄소나노섬유 100중량부에 대하여 5∼50 중량부 함유된 것이 바람직하다.It is preferable that the metal oxide contains 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon nanofibers in the fuel cell electrode catalyst.

상기 금속산화물은 5∼30 ㎚의 입자 크기를 갖는 것이 바람직하다.It is preferable that the metal oxide has a particle size of 5 to 30 nm.

상기 (a) 단계에서 질소 도핑 소스를 더 첨가하여 분산시키고, 상기 질소 도핑 소스가 더 복합화되어 상기 연료전지용 전극 촉매를 이룰 수 있다.In step (a), a nitrogen doping source is further added and dispersed, and the nitrogen doping source is further compounded to form the fuel cell electrode catalyst.

상기 질소 도핑 소스는 상기 연료전지용 전극 촉매에 상기 탄소나노섬유 100중량부에 대하여 5∼25 중량부 함유된 것이 바람직하다. The nitrogen doping source preferably contains 5 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon nanofibers in the fuel cell electrode catalyst.

상기 질소 도핑 소스는 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리로다닌(polyrhodanine), 멜라닌(melamine), 우레아(urea), 퓨린(purine), 아데닌(adenine), 구아닌(guanine), 히포잔틴(hypoxanthine), 잔틴(xanthine), 테오브로민(theobromine) 및 카페인(caffeine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The nitrogen doping source is polyacrylonitrile, polyaniline, polypyrrole, polyrhodanine, melanin, urea, purine, adenine, Guanine (guanine), hypoxanthine (hypoxanthine), xanthine (xanthine), theobromine (theobromine) and caffeine (caffeine) may contain one or more substances selected from the group consisting of.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지용 전극 촉매를 더욱 구체적으로 설명한다. Hereinafter, an electrode catalyst for a fuel cell according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.

연료전지의 멤브레인-전극 어셈블리(MEA)는 일반적으로 이온전도막을 사이에 두고 애노드(산화전극)와 캐소드(환원전극)가 배치되는 구조를 가진다. 상기 멤브레인-전극 어셈블리는 서로 대향하는 캐소드 및 애노드를 포함하며, 이 캐소드와 애노드 사이에 위치하는 이온전도막을 포함한다. A membrane-electrode assembly (MEA) of a fuel cell generally has a structure in which an anode (anode) and a cathode (reduction electrode) are disposed with an ion conductive layer therebetween. The membrane-electrode assembly includes a cathode and an anode facing each other, and includes an ion conductive film positioned between the cathode and the anode.

수소를 함유하는 연료는 멤브레인-전극 어셈블리(MEA)의 애노드로 유입된다. 연료 전지에서 전기를 발생시키는 원리는 연료가 연료극인 애노드로 공급되어 애노드의 촉매층에 흡착되고, 연료가 산화되어 수소 이온(H+)과 전자(e-)를 생성시키고, 이때 발생된 전자(e-)는 외부 회로에 따라 캐소드에 도달하며, 수소 이온(H+)은 이온전도막을 통과하여 캐소드로 전달된다. 상기 이온전도막은 애노드의 촉매층에서 생성된 수소 이온(H+)을 캐소드의 촉매층으로 이동시키는 이온 교환의 기능을 한다. Fuel containing hydrogen flows into the anode of the membrane-electrode assembly (MEA). Principle of generating electricity from fuel cells fuel is supplied to the fuel electrode anode and adsorbed on the anode catalyst layer, the fuel is oxidized to hydrogen ions (H +) and electrons (e -) to generate the, at this time the electrons (e occurs - ) Reaches the cathode according to the external circuit, and hydrogen ions (H + ) pass through the ion conductive film and are transferred to the cathode. The ion conductive film functions as an ion exchange for moving hydrogen ions (H + ) generated in the catalyst layer of the anode to the catalyst layer of the cathode.

캐소드로 산소(O2)를 포함하는 공기(air)가 공급되고, 상기 공기, 수소 이온(H+) 및 전자(e-)가 캐소드의 촉매층에서 반응하여 물을 생성하면서 전기를 발생시키게 된다.The air (air) containing oxygen (O 2) to the cathode is supplied with the air, the hydrogen ions (H +) and electron (e -) is thereby generate electricity, while the reaction at the cathode catalyst to produce water.

캐소드에 산소(O2)를 포함한 공기가, 애노드에 수소를 함유한 연료가 공급되면, 물의 전기분해와 역반응이 진행되면서 전기가 발생하게 된다.When air containing oxygen (O 2 ) is supplied to the cathode and fuel containing hydrogen is supplied to the anode, electricity is generated while electrolysis of water and a reverse reaction proceeds.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지용 전극 촉매는, 탄소나노섬유(carbon nanofiber)과 금속산화물이 복합화된 복합체로 구성될 수 있고, 애노드의 촉매층을 구성하는 전극 촉매로 사용될 수 있다.The electrode catalyst for a fuel cell according to a preferred embodiment of the present invention may be composed of a composite composite of carbon nanofibers and a metal oxide, and may be used as an electrode catalyst constituting the catalyst layer of the anode.

상기 금속산화물은 TiO2, Ti2O3, V2O5, V2O3, ZrO2, ZnO, B2O, B2O3, Al2O3, Ga2O3, TeO, TeO3, Cs2O, MgO, SnO, SnO2, CrO3, Cr2O3, BeO, FeO, Fe2O3, BaO, PbO, PbO2, Pb2O3 및 Pb3O4로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함한다. 상기 금속산화물은 상기 연료전지용 전극 촉매에 상기 탄소나노섬유 100중량부에 대하여 5∼50 중량부 함유된 것이 바람직하다. 상기 금속산화물은 5∼30 ㎚의 입자 크기를 갖는 것이 바람직하다.The metal oxide is TiO 2 , Ti 2 O 3 , V 2 O 5 , V 2 O 3 , ZrO 2 , ZnO, B 2 O, B 2 O 3 , Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , TeO, TeO 3 , Cs 2 O, MgO, SnO, SnO 2 , CrO 3 , Cr 2 O 3 , BeO, FeO, Fe 2 O 3 , BaO, PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 and Pb 3 O 4 selected from the group consisting of It contains one or more substances. The metal oxide is preferably contained in an amount of 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon nanofibers in the fuel cell electrode catalyst. It is preferable that the metal oxide has a particle size of 5 to 30 nm.

상기 연료전지용 전극 촉매는 질소 도핑 소스가 더 복합화되어 있을 수 있다. 즉, 탄소나노섬유(carbon nanofiber), 금속산화물 및 질소 도핑 소스가 복합화되어 연료전지용 전극 촉매를 이룰 수 있다. 상기 질소 도핑 소스는 상기 연료전지용 전극 촉매에 상기 탄소나노섬유 100중량부에 대하여 5∼25 중량부 함유된 것이 바람직하다. 상기 질소 도핑 소스는 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리로다닌(polyrhodanine), 멜라닌(melamine), 우레아(urea), 퓨린(purine), 아데닌(adenine), 구아닌(guanine), 히포잔틴(hypoxanthine), 잔틴(xanthine), 테오브로민(theobromine) 및 카페인(caffeine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The fuel cell electrode catalyst may have a nitrogen doping source further complexed. That is, a carbon nanofiber, a metal oxide, and a nitrogen doping source are combined to form an electrode catalyst for a fuel cell. The nitrogen doping source preferably contains 5 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon nanofibers in the fuel cell electrode catalyst. The nitrogen doping source is polyacrylonitrile, polyaniline, polypyrrole, polyrhodanine, melanin, urea, purine, adenine, It may contain one or more substances selected from the group consisting of guanine, hypoxanthine, xanthine, theobromine, and caffeine.

본 발명의 연료전지용 전극 촉매는 백금 등의 귀금속을 대체하는 전극 촉매로서 사용될 수 있다. 탄소나노섬유에 금속산화물을 복합화하여 복합체의 내화학성은 물론 활성을 개선하여 산화전극의 귀금속 촉매 사용량을 줄일 수 있다. The electrode catalyst for a fuel cell of the present invention can be used as an electrode catalyst replacing noble metals such as platinum. By complexing the carbon nanofiber with a metal oxide, the chemical resistance of the composite as well as the activity can be improved, thereby reducing the amount of noble metal catalyst used in the anode.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지용 전극 촉매의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing an electrode catalyst for a fuel cell according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.

용매에 탄소나노섬유(carbon nanofiber)와 금속산화물을 첨가하여 분산시킨다. Disperse by adding carbon nanofibers and metal oxides to the solvent.

상기 용매는 증류수, 알코올 등과 같은 물질일 수 있다. The solvent may be a material such as distilled water or alcohol.

상기 금속산화물은 TiO2, Ti2O3, V2O5, V2O3, ZrO2, ZnO, B2O, B2O3, Al2O3, Ga2O3, TeO, TeO3, Cs2O, MgO, SnO, SnO2, CrO3, Cr2O3, BeO, FeO, Fe2O3, BaO, PbO, PbO2, Pb2O3 및 Pb3O4로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 금속산화물은 5∼30 ㎚의 입자 크기를 갖는 것이 바람직하다. 상기 금속산화물은 연료전지용 전극 촉매에 상기 탄소나노섬유 100중량부에 대하여 5∼50 중량부 함유되게 첨가하는 것이 바람직하다.The metal oxide is TiO 2 , Ti 2 O 3 , V 2 O 5 , V 2 O 3 , ZrO 2 , ZnO, B 2 O, B 2 O 3 , Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , TeO, TeO 3 , Cs 2 O, MgO, SnO, SnO 2 , CrO 3 , Cr 2 O 3 , BeO, FeO, Fe 2 O 3 , BaO, PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 and Pb 3 O 4 selected from the group consisting of It may contain one or more substances. It is preferable that the metal oxide has a particle size of 5 to 30 nm. The metal oxide is preferably added in an amount of 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon nanofibers to the fuel cell electrode catalyst.

이때, 질소 도핑 소스를 더 첨가하여 분산시키고, 상기 질소 도핑 소스가 더 복합화되어 연료전지용 전극 촉매를 이루게 할 수도 있다. 상기 질소 도핑 소스는 연료전지용 전극 촉매에 상기 탄소나노섬유 100중량부에 대하여 5∼25 중량부 함유되게 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 질소 도핑 소스는 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리로다닌(polyrhodanine), 멜라닌(melamine), 우레아(urea), 퓨린(purine), 아데닌(adenine), 구아닌(guanine), 히포잔틴(hypoxanthine), 잔틴(xanthine), 테오브로민(theobromine) 및 카페인(caffeine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.In this case, a nitrogen doping source may be further added and dispersed, and the nitrogen doping source may be further compounded to form an electrode catalyst for a fuel cell. The nitrogen doping source is preferably added in an amount of 5 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon nanofibers to the fuel cell electrode catalyst. The nitrogen doping source is polyacrylonitrile, polyaniline, polypyrrole, polyrhodanine, melanin, urea, purine, adenine, Guanine (guanine), hypoxanthine (hypoxanthine), xanthine (xanthine), theobromine (theobromine) and caffeine (caffeine) may contain one or more substances selected from the group consisting of.

용매에 탄소나노섬유(carbon nanofiber)와 금속산화물이 분산된 분산 용액을 여과하여 상기 탄소나노섬유와 상기 금속산화물이 복합화된 복합체를 채취한다. 상기 여과는 감압여과장치 등을 이용할 수 있다. A dispersion solution in which carbon nanofibers and metal oxides are dispersed in a solvent is filtered to obtain a composite composite of the carbon nanofibers and the metal oxide. The filtration may be performed using a vacuum filtration device or the like.

상기 복합체를 세척하고 건조하여 연료전지용 전극 촉매를 수득한다. 상기 세척은 에탄올 등과 같은 알코올 등으로 수행할 수 있다. 상기 건조는 진공 건조기를 이용할 수 있다. The composite is washed and dried to obtain an electrode catalyst for a fuel cell. The washing may be performed with alcohol such as ethanol or the like. The drying may be performed using a vacuum dryer.

본 발명에 의하면, 탄소나노섬유를 이용하여 활성이 높은 연료전지용 전극 촉매를 제조할 수 있다. According to the present invention, an electrode catalyst for a fuel cell having high activity can be manufactured using carbon nanofibers.

본 발명에 의하면, 간단한 공정으로 카본블랙 보다 성능이 향상된 연료전지용 전극 촉매를 단시간에 대량 생산에 적용할 수 있다.According to the present invention, an electrode catalyst for a fuel cell with improved performance than carbon black can be applied to mass production in a short time through a simple process.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예를 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. In the following, examples according to the present invention are specifically presented, and the present invention is not limited to the following examples.

<실시예 1><Example 1>

증류수 1ℓ에 탄소나노섬유(CNF; carbon nanofiber) 4 g를 넣어 분산시켰다. 여기에 TiO2 0.05 g과 질소 도핑 소스인 멜라민 0.5 g을 첨가하고, 300rpm 정도로 교반하면서 1시간 동안 초음파(sonication) 처리하여 분산 용액을 얻었다. 4 g of carbon nanofibers (CNF) were added to 1 liter of distilled water and dispersed. 0.05 g of TiO 2 and 0.5 g of melamine, which is a nitrogen doping source, were added thereto, followed by sonication for 1 hour while stirring at about 300 rpm to obtain a dispersion solution.

상기 분산 용액을 감압여과장치를 감압여과하여 시료를 채취하고, 에탄올을 이용하여 시료를 세척한 후, 상온 진공 건조기를 이용하여 건조하여 전극 촉매를 수득하였다. The dispersion solution was filtered under a reduced pressure filter to collect a sample, washed with ethanol, and dried using a vacuum dryer at room temperature to obtain an electrode catalyst.

도 1은 실시예 1에 따라 제조된 전극 촉매를 보여주는 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진이고, 도 2는 실시예 1에 따라 제조된 전극 촉매를 보여주는 투과전자현미경(transmission electron microscope; TEM) 사진이다.1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing an electrode catalyst prepared according to Example 1, and FIG. 2 is a transmission electron microscope (TEM) showing an electrode catalyst prepared according to Example 1. ) It is a photo.

도 1 및 도 2로부터, 탄소나노섬유(CNF; carbon nanofiber)에 TiO2가 복합화되어 복합체를 이루고 있음을 확인할 수 있었다. From FIGS. 1 and 2, it was confirmed that TiO 2 was combined with carbon nanofibers (CNF) to form a composite.

증류수 105 ㎕, 에탄올 375 ㎕를 혼합하고, 나파온(nafion)을 20 ㎕ 첨가한 후, 초음파 처리를 통하여 분산시키고, 이 용액에 상기 전극 촉매 5 ㎎을 첨가한 후 초음파 처리를 통하여 분산시켜 촉매 잉크를 수득하였다. 상기 촉매 잉크는 촉매를 20 ㎍/㎠ 을 올릴 수 있는 양 만큼 잉크를 채취하여 회전 원반 전극(RDE; rotating disk electrode)에 코팅하고 건조하였다.105 µl of distilled water and 375 µl of ethanol were mixed, 20 µl of nafion was added, and then dispersed through ultrasonic treatment, and 5 mg of the electrode catalyst was added to this solution, followed by dispersing through ultrasonic treatment, and the catalyst ink Was obtained. The catalyst ink was coated on a rotating disk electrode (RDE) by collecting ink as much as 20 μg/cm 2 of the catalyst, and dried.

전기화학적 성능은 산소 환원 반응(ORR; oxygen reduction reaction) 활성을 이용하여 확인하였다. O2 포화된 6M KOH 수용액에서 LSV(Linear sweep voltammetry) 분석을 실시하였다. 적용된 포텐샬(potential)은 0.2∼1.0 V의 범위에서 normal hydrogen electrode를 기준으로 하고, 스캔 속도는 10 mV/s로 하였으며 1600 rpm으로 측정하였다. 측정된 전류밀도는 도 3에 나타내었다.The electrochemical performance was confirmed by using oxygen reduction reaction (ORR) activity. LSV (Linear sweep voltammetry) analysis was performed in O 2 saturated 6M KOH aqueous solution. The applied potential was based on a normal hydrogen electrode in the range of 0.2 to 1.0 V, and the scan speed was 10 mV/s and measured at 1600 rpm. The measured current density is shown in FIG. 3.

<비교예><Comparative Example>

불칸(Vulcan) 사의 카본블랙을 전극 촉매로 준비하였다. Carbon black manufactured by Vulcan was prepared as an electrode catalyst.

증류수 105 ㎕, 에탄올 375 ㎕를 혼합하고, 나파온(nafion)을 20 ㎕ 첨가한 후, 초음파 처리를 통하여 분산시키고, 이 용액에 상기 전극 촉매 5 ㎎을 첨가한 후 초음파 처리를 통하여 분산시켜 촉매 잉크를 수득하였다. 상기 촉매 잉크는 촉매를 20 ㎍/㎠ 을 올릴 수 있는 양 만큼 잉크를 채취하여 회전 원반 전극(RDE; rotating disk electrode)에 코팅하고 건조하였다.105 µl of distilled water and 375 µl of ethanol were mixed, 20 µl of nafion was added, and then dispersed through ultrasonic treatment, and 5 mg of the electrode catalyst was added to this solution, followed by dispersing through ultrasonic treatment, and the catalyst ink Was obtained. The catalyst ink was coated on a rotating disk electrode (RDE) by collecting ink as much as 20 μg/cm 2 of the catalyst, and dried.

전기화학적 성능은 산소 환원 반응(ORR; oxygen reduction reaction) 활성을 이용하여 확인하였다. O2 포화된 6M KOH 수용액에서 LSV(Linear sweep voltammetry) 분석을 실시하였다. 적용된 포텐샬(potential)은 0.2∼1.0 V의 범위에서 normal hydrogen electrode를 기준으로 하고, 스캔 속도는 10 mV/s로 하였으며 1600 rpm으로 측정하였다. 측정된 전류밀도는 도 3에 나타내었다.The electrochemical performance was confirmed by using oxygen reduction reaction (ORR) activity. LSV (Linear sweep voltammetry) analysis was performed in O 2 saturated 6M KOH aqueous solution. The applied potential was based on a normal hydrogen electrode in the range of 0.2 to 1.0 V, and the scan speed was 10 mV/s and measured at 1600 rpm. The measured current density is shown in FIG. 3.

도 3을 참조하면, 실시예 1에 비하여 비교예의 전압이 더 낮은 것은 촉매 활성이 더 낮다는 의미한다.Referring to FIG. 3, the lower voltage of the comparative example compared to Example 1 means that the catalytic activity is lower.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.In the above, a preferred embodiment of the present invention has been described in detail, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible by those of ordinary skill in the art.

Claims (12)

탄소나노섬유(carbon nanofiber)과 금속산화물이 복합화되어 연료전지용 전극 촉매를 이루며,
상기 금속산화물은 TiO2, Ti2O3, V2O5, V2O3, ZrO2, ZnO, B2O, B2O3, Al2O3, Ga2O3, TeO, TeO3, Cs2O, MgO, SnO, SnO2, CrO3, Cr2O3, BeO, FeO, Fe2O3, BaO, PbO, PbO2, Pb2O3 및 Pb3O4로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극 촉매.
Carbon nanofibers and metal oxides are combined to form an electrode catalyst for fuel cells.
The metal oxide is TiO 2 , Ti 2 O 3 , V 2 O 5 , V 2 O 3 , ZrO 2 , ZnO, B 2 O, B 2 O 3 , Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , TeO, TeO 3 , Cs 2 O, MgO, SnO, SnO 2 , CrO 3 , Cr 2 O 3 , BeO, FeO, Fe 2 O 3 , BaO, PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 and Pb 3 O 4 selected from the group consisting of Electrode catalyst for a fuel cell, characterized in that it contains at least one material.
제1항에 있어서, 상기 금속산화물은 상기 연료전지용 전극 촉매에 상기 탄소나노섬유 100중량부에 대하여 5∼50 중량부 함유된 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극 촉매.
The electrode catalyst for a fuel cell according to claim 1, wherein the metal oxide is contained in the fuel cell electrode catalyst in an amount of 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon nanofibers.
제1항에 있어서, 상기 금속산화물은 5∼30 ㎚의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극 촉매.
The electrode catalyst for a fuel cell according to claim 1, wherein the metal oxide has a particle size of 5 to 30 nm.
제1항에 있어서, 질소 도핑 소스가 더 복합화되어 연료전지용 전극 촉매를 이루는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극 촉매.
The electrode catalyst for a fuel cell according to claim 1, wherein the nitrogen doping source is further compounded to form an electrode catalyst for a fuel cell.
제4항에 있어서, 상기 질소 도핑 소스는 상기 연료전지용 전극 촉매에 상기 탄소나노섬유 100중량부에 대하여 5∼25 중량부 함유된 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극 촉매.
The electrode catalyst according to claim 4, wherein the nitrogen doping source contains 5 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon nanofibers in the fuel cell electrode catalyst.
제4항에 있어서, 상기 질소 도핑 소스는 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리로다닌(polyrhodanine), 멜라닌(melamine), 우레아(urea), 퓨린(purine), 아데닌(adenine), 구아닌(guanine), 히포잔틴(hypoxanthine), 잔틴(xanthine), 테오브로민(theobromine) 및 카페인(caffeine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극 촉매.
The method of claim 4, wherein the nitrogen doping source is polyacrylonitrile, polyaniline, polypyrrole, polyrhodanine, melanin, urea, purine , Adenine, guanine, hypoxanthine, xanthine, theobromine, and caffeine, characterized in that it contains at least one material selected from the group consisting of catalyst.
(a) 용매에 탄소나노섬유(carbon nanofiber)와 금속산화물을 첨가하여 분산시키는 단계;
(b) 분산 용액을 여과하여 상기 탄소나노섬유와 상기 금속산화물이 복합화된 복합체를 채취하는 단계; 및
(c) 상기 복합체를 세척하고 건조하는 단계를 포함하며,
상기 금속산화물은 TiO2, Ti2O3, V2O5, V2O3, ZrO2, ZnO, B2O, B2O3, Al2O3, Ga2O3, TeO, TeO3, Cs2O, MgO, SnO, SnO2, CrO3, Cr2O3, BeO, FeO, Fe2O3, BaO, PbO, PbO2, Pb2O3 및 Pb3O4로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극 촉매의 제조방법.
(a) adding and dispersing carbon nanofibers and metal oxides to a solvent;
(b) filtering the dispersion solution to obtain a composite composite of the carbon nanofibers and the metal oxide; And
(c) washing and drying the complex,
The metal oxide is TiO 2 , Ti 2 O 3 , V 2 O 5 , V 2 O 3 , ZrO 2 , ZnO, B 2 O, B 2 O 3 , Al 2 O 3 , Ga 2 O 3 , TeO, TeO 3 , Cs 2 O, MgO, SnO, SnO 2 , CrO 3 , Cr 2 O 3 , BeO, FeO, Fe 2 O 3 , BaO, PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 and Pb 3 O 4 selected from the group consisting of A method for producing an electrode catalyst for a fuel cell, characterized in that it contains at least one material.
제7항에 있어서, 상기 금속산화물이 상기 연료전지용 전극 촉매에 상기 탄소나노섬유 100중량부에 대하여 5∼50 중량부 함유된 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극 촉매의 제조방법.
8. The method of claim 7, wherein the metal oxide is contained in the fuel cell electrode catalyst in an amount of 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon nanofibers.
제7항에 있어서, 상기 금속산화물은 5∼30 ㎚의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극 촉매의 제조방법.
The method of claim 7, wherein the metal oxide has a particle size of 5 to 30 nm.
제7항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 질소 도핑 소스를 더 첨가하여 분산시키고,
상기 질소 도핑 소스가 더 복합화되어 상기 연료전지용 전극 촉매를 이루는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극 촉매의 제조방법.
The method of claim 7, wherein in step (a), a nitrogen doping source is further added and dispersed,
The method of manufacturing an electrode catalyst for a fuel cell, wherein the nitrogen doping source is further compounded to form the electrode catalyst for the fuel cell.
제10항에 있어서, 상기 질소 도핑 소스는 상기 연료전지용 전극 촉매에 상기 탄소나노섬유 100중량부에 대하여 5∼25 중량부 함유된 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극 촉매의 제조방법.
The method of claim 10, wherein the nitrogen doping source contains 5 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the carbon nanofibers in the fuel cell electrode catalyst.
제10항에 있어서, 상기 질소 도핑 소스는 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리로다닌(polyrhodanine), 멜라닌(melamine), 우레아(urea), 퓨린(purine), 아데닌(adenine), 구아닌(guanine), 히포잔틴(hypoxanthine), 잔틴(xanthine), 테오브로민(theobromine) 및 카페인(caffeine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 전극 촉매의 제조방법.The method of claim 10, wherein the nitrogen doping source is polyacrylonitrile, polyaniline, polypyrrole, polyrhodanine, melanin, urea, purine , Adenine, guanine, hypoxanthine, xanthine, theobromine, and caffeine, characterized in that it contains at least one material selected from the group consisting of Method for producing a catalyst.
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