KR20230052090A - Pemfc용 촉매, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 pemfc - Google Patents
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Abstract
본 발명은 PEMFC용 촉매에 관한 것으로, 상기 PEMFC용 촉매는 는 2차원 탄소 담체 상에 촉매 물질인 전이금속을 마이크로파를 통해 균일한 나노미터 크기의 입자로 담지함으로써, 촉매의 효율을 높이는 한편, 담지되는 전이금속의 양이 최적화되어 성능이 우수하고 생산비용이 저렴한 장점이 있다.
Description
본 발명은 마이크로파를 사용한 PEMFC용 촉매의 제조방법과, 이를 통해 제조한 PEMFC용 촉매 및 이를 포함하는 고분자 전해질 연료전지에 관한 것이다.
연료전지는 에너지 효율이 높고 오염물질을 배출하지 않는 신재생 에너지로써 발전용, 차량용, 선박용 및 휴대용 등으로 다양한 분야에 걸쳐 개발되는 중이다. 이는 적용 분야에 따라 고온용 및 저온용 연료전지를 선택하여 사용하는 것이 가능하며, 통상적으로 전해질의 종류에 따라 이를 분류한다. 고온용 연료전지로는 고체 산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell) 및 용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell) 등이 있고, 저온용 연료전지로는 알칼리 전해질 연료전지(Alkaline Fuel Cell) 및 고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell) 등이 있다.
그중 고분자 전해질 연료전지는 수소가스를 연료로 사용하는 수소 이온 교환막 연료전지(PEMFC, Proton Exchange Membrane Fuel Cell)와, 액상의 메탄올을 직접 연료로 산화극에 공급하여 사용하는 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC) 등이 있다. 고분자 전해질 연료전지는 100℃ 미만의 낮은 작동 온도, 고체 전해질 사용으로 인한 누수 문제의 배제, 빠른 시동과 응답 특성 및 우수한 내구성 등의 장점으로 휴대용, 차량용, 및 가정용 전원장치로 각광받고 있다. 특히 다른 형태의 연료전지에 비하여 전류밀도가 큰 고출력 연료전지로서, 소형화가 가능하여 휴대용 연료전지로의 연구가 계속 진행되고 있다.
이러한 연료전지의 단위 전지 구조는 고분자 물질로 구성된 전해질막을 중심으로 양쪽에 산화극(Anode, 연료극) 및 환원극(Cathode, 산소극)이 도포되어 있는 구조를 이루고 있는데, 이를 막-전극 접합체(Membrane ElectrodeAssembly, MEA)라 칭한다. 이 막-전극 접합체(MEA)는 수소와 산소의 전기화학적 반응이 일어나는 부분으로서 환원극과 산화극 그리고 전해질막, 즉 이온 전도성 전해질막(예, 수소이온 전도성 전해질막)으로 구성되어 있다.
산화극에서는 연료인 수소 또는 메탄올이 공급되어 수소의 산화 반응이 일어나 수소이온과 전자를 발생시키며, 환원극에서는 고분자 전해질막을 통과한 수소이온과 산소가 결합하여 산소의 환원 반응에 의해 물이 생성된다.
이 막-전극 접합체는 이러한 산화극과 환원극의 전극 촉매층이 이온전도성 전해질막의 양면에 도포되어 있는 형태를 이루고, 전극 촉매층을 이루고 있는 물질은 Pt(백금)이나 Pt-Ru(백금-루테늄) 등의 촉매 물질이 카본담체에 담지되어 있는 형태이다. 연료전지의 전기화학적 반응의 핵심부품으로 볼 수 있는 막-전극 접합체(MEA)에는 특히 가격 구성 비율이 높은 이온 전도성 전해질막과 백금 촉매 등이 사용되며, 전력 생산 효율과 직결된 부분이기 때문에 연료전지의 성능향상과 가격경쟁력을 높이는데 가장 중요한 부분으로 간주되고 있다
단, 촉매의 종류는 주로 백금이지만, 촉매의 형태 및 함량과 같은 최적화 과정은 아직 진행 중이기에, 촉매의 최대 성능을 이끌어내면서도 제조비를 적게 소요하기 위한 촉매의 최적화 함량 설정이 필요하며, 이를 달성하기 위한 촉매의 제조방법 개발이 필요한 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 PEMFC용 촉매의 제조방법과 PEMFC용 촉매를 포함하는 고분자 전해질 연료전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 PEMFC용 촉매의 제조방법에 관한 것이다.
상기 일 양태에 있어, 상기 PEMFC용 촉매의 제조방법은,
A) 2차원 탄소 담체를 알코올 용매에 분산시켜 제1 용액을 제조하는 단계;
B) 상기 제1 용액에 금속 전구체를 추가하고 혼합하여 제2 용액을 제조하는 단계; 및
C) 상기 제2 용액에 마이크로파를 인가하여 2차원 탄소 담체에 금속 나노입자를 1.0 내지 5.0nm의 직경을 갖도록 담지시키는 단계;
를 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 2차원 탄소 담체는 환원 그래핀 옥사이드(reduced Graphene Oxide, rGO), 그래핀 옥사이드(Graphene Oxide, GO), 그래핀, 그래파인 및 그라페닐린 중 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 알코올 용매는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 및 에탄올 중 선택되는 어느 하나 이상으로 이루어진 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 금속 전구체는 Pt, Pd, Ni, Au, Ag, Cu, Ir, Rh, Os 및 Ru로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 마이크로파를 2단계로 나누어 인가하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 마이크로파는,
마이크로파의 출력을 0W에서 30 내지 150Wㆍs-1의 속도로 1000W까지 선형적으로 증가시켜 1 내지 30초 동안 인가하는 제1단계; 및
마이크로파의 출력을 상기 제1단계에서의 마지막 출력과 동일하게 유지하며 35 내지 65초 동안 인가하는 제2단계;
의 단계로 나누어 인가하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 상기 PEMFC용 촉매의 제조방법에 따라 제조한 PEMFC용 촉매에 관한 것이다.
상기 다른 일 양태에 있어서, 상기 PEMFC용 촉매는 2차원 탄소 담체 상에 전이금속 원소가 1 내지 5nm의 직경을 갖고 담지된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 양태는 상기 PEMFC용 촉매를 포함하는 고분자 전해질 연료전지에 관한 것이다.
본 발명에서 제공하는 제조방법에 따라 제조한 PEMFC용 촉매는 2차원 탄소 담체 상에 촉매 물질인 전이금속을 균일한 나노미터 크기의 입자로 담지함으로써, 촉매의 효율을 높이는 한편, 담지되는 전이금속의 양이 최적화되어 성능이 우수하고 생산비용이 저렴한 장점이 있다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 PEMFC용 촉매 제조방법의 개략도이다.
도 2는 실시예 1의 주사/투과전자현미경 사진 및 입자 크기 분포도이다.
도 3은 비교예 1의 주사/투과전자현미경 사진 및 입자 크기 분포도이다.
도 4는 비교예 2의 주사/투과전자현미경 사진 및 입자 크기 분포도이다.
도 5는 비교예 3의 주사/투과전자현미경 사진 및 입자 크기 분포도이다.
도 6은 비교예 4의 주사/투과전자현미경 사진 및 입자 크기 분포도이다.
도 7은 비교예 5의 주사/투과전자현미경 사진 및 입자 크기 분포도이다.
도 8은 비교예 6의 주사/투과전자현미경 사진 및 입자 크기 분포도이다.
도 9은 본 발명의 실시예 및 비교예의 순환전압전류법 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예 및 비교예의 순환전압전류법 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예 및 비교예의 선형주사전위법 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시예 및 비교예의 선형주사전위법 그래프이다.
도 2는 실시예 1의 주사/투과전자현미경 사진 및 입자 크기 분포도이다.
도 3은 비교예 1의 주사/투과전자현미경 사진 및 입자 크기 분포도이다.
도 4는 비교예 2의 주사/투과전자현미경 사진 및 입자 크기 분포도이다.
도 5는 비교예 3의 주사/투과전자현미경 사진 및 입자 크기 분포도이다.
도 6은 비교예 4의 주사/투과전자현미경 사진 및 입자 크기 분포도이다.
도 7은 비교예 5의 주사/투과전자현미경 사진 및 입자 크기 분포도이다.
도 8은 비교예 6의 주사/투과전자현미경 사진 및 입자 크기 분포도이다.
도 9은 본 발명의 실시예 및 비교예의 순환전압전류법 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예 및 비교예의 순환전압전류법 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예 및 비교예의 선형주사전위법 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시예 및 비교예의 선형주사전위법 그래프이다.
이하 본 발명에 따른 PEMFC용 촉매 및 이를 포함하는 고분자 전해질 연료전지에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개하는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 예로써 제공하는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 본 발명에서 사용하는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명은 고분자 전해질 연료전지의 촉매 담체 내 전이금속 입자의 크기 및 밀도를 제어함으로써 촉매의 산소 환원 반응 효율을 극대화하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 마이크로파 인가를 통한 PEMFC용 촉매의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 PEMFC용 촉매의 제조방법은,
A) 2차원 탄소 담체를 알코올 용매에 분산시켜 제1 용액을 제조하는 단계;
B) 상기 제1 용액에 금속 전구체를 추가하고 혼합하여 제2 용액을 제조하는 단계; 및
C) 상기 제2 용액에 마이크로파를 인가하여 2차원 탄소 담체에 전이금속 입자를 1.0 내지 5.0nm의 직경을 갖도록 담지시키는 단계;
를 포함하는 것일 수 있다.
상기 A 단계에 있어서, 상기 2차원 탄소 담체는 평면 형태의 탄소 골격을 갖는 물질이라면 사용에 크게 제한받지는 않으나, 바람직하게는 환원 그래핀 옥사이드(reduced Graphene Oxide, rGO), 그래핀 옥사이드(Graphene Oxide, GO), 그래핀, 그래파인 및 그라페닐린 중 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진 것일 수 있다. 이때, 탄소 골격 사이에 전이금속 입자가 침투할 수 있는 빈 공간이 존재하는 환원 그래핀 옥사이드, 그래파인 및 그라페닐린을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 A 단계에 있어서, 상기 알코올 용매는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 등의 폴리올로 이루어진 군; 및 에탄올, 1-프로판올 및 2-프로판올 등의 단일 치환 알코올로 이루어진 군; 중에서 선택되는 어느 하나 이상으로 이루어진 것일 수 있다. 단, 에탄올, n-프로판올 및 2-프로판올(아이소프로필 알코올)과 같은 단일 치환 알코올을 사용하는 경우 반응 부산물로 알킨(Alkene) 가스가 대량 발생하여, 에틸렌글리콜 또는 디에틸렌글리콜과 같은 폴리올을 사용하는 것이 안전성과 환경 유지 측면에서 더 바람직하다.
상기 B 단계에 있어서, 상기 금속 전구체는 촉매제로써, Ru 및 Os 등의 주기율표상 제8족 원소로 이루어진 군; Co, Rh 및 Ir 등의 주기율표상 제9족 원소로 이루어진 군; Ni, Pd 및 Pt 등의 제10족 원소로 이루어진 군; 및 Cu, Ag 및 Au 등의 제11족 원소로 이루어진 군;에서 선택되는 어느 하나의 전이금속 원소를 포함하는 염화물, 질화물 또는 황화물일 수 있다. 단, 제조된 촉매의 성능과 단가를 고려하면, 전술한 원소 중 Pt, Pd, Ni, Au, Ag, Ir, Rh, Os 및 Ru 중에서 하나 이상을 포함하는 염화물, 질화물 및 황화물인 것이 바람직하며, 특히 Pt 또는 Pd의 염화물, 질화물 및 황화물인 금속 전구체를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 C 단계에 있어서, 상기 마이크로파는 2단계로 나누어 인가하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 마이크로파는 마이크로파의 출력을 선형적으로 증가시키는 제1단계; 및 출력을 유지하는 제2단계;의 2단계로 나누어 인가하는 것일 수 있다.
상기 C 단계에 있어서, 상기 제1단계는, 마이크로파의 출력을 0W에서 30 내지 150Wㆍs-1의 속도로 1000W까지 선형적으로 증가시켜 1 내지 30초 동안 인가하는 것일 수 있다. 이때, 바람직하게는 상기 마이크로파의 출력 증가 속도는 50 내지 100Wㆍs-1일 수 있다. 상기한 범위 외의 출력 증가 속도로 마이크로파를 인가하는 경우에, 출력 증가 속도가 상기한 범위보다 느린 경우에는 촉매 역할을 하는 전이금속 입자가 크게 뭉치는 현상이 있어 완성된 촉매의 성능과 수명에 바람직하지 않으며, 출력 증가 속도가 상기한 범위보다 빠른 경우에는 전이금속 핵생성 과정에 필요한 에너지가 충분하게 전달되지 않아 입자가 잘 담지되지 않는 문제가 발생할 수 있다.
상기 C 단계에 있어서, 상기 제2단계는, 마이크로파의 출력을 상기 제1단계에서의 마지막 출력과 동일하게 고정하여 인가하는 것일 수 있다. 이때, 상기한 출력을 35 내지 65초 동안 인가하는 것일 수 있다. 상기한 범위 외의 시간 동안 마이크로파를 인가하는 경우에, 인가 시간이 상기한 범위보다 짧은 경우에는 전이금속 입자가 잘 담지되지 않아 촉매로써 성능이 매우 열등하며, 인가 시간이 상기한 범위보다 긴 경우에는 전이금속 입자가 크게 뭉쳐 촉매의 성능과 수명에 바람직하지 않다.
상기 C 단계에 있어서, 상기 전이금속 입자는 1.0 내지 5.0nm의 크기를 갖는 것일 수 있다. 단, 산소 환원 반응의 촉매 효과를 최대한 발휘할 수 있는 크기는 1.4 내지 3.6nm로써, 이러한 범위의 크기를 갖도록 상기 제1단계 및 제2단계의 출력 증가 속도 및 인가 시간을 조절하여 마이크로파를 인가하는 것이 바람직하다.
상기 C 단계에 있어서, 상기 전이금속 입자는 평균 크기의 표준편차가 0.50 내지 0.75일 수 있다.
상기 C 단계에 있어서, 상기 제1단계 및 제2단계를 통한 마이크로파 인가 후, 전이금속 입자가 2차원 탄소 담체 상에 담지된 담지체가 생성되며, 상기 담지체를 세척하고 건조하는 과정을 더 수행하여 PEMFC용 촉매를 완성하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 PEMFC용 촉매를 사용하는 고분자 전해질 연료전지를 제공한다.
상기 고분자 전해질 연료전지는 고체 고분자 전해질; 연료극; 및 공기극;을 포함하는 것일 수 있다.
상기 고분자 전해질은, 구체적으로, 플루오로술폰산계 수지; 플루오로술폰산계 수지와 실리카-졸의 혼합체; 폴리술폰 수지; 및 이들의 혼합체 또는 공중합체와 같은 이온 교환 수지일 수 있다. 또한, 상업적으로 판매되는 Nafion(Du Pont 사) 또는 Flemion(Asahi Glass 사) 등의 고분자 전해질막을 사용하는 것일 수 있으며, 상기한 고분자 전해질 소재 이외에도 공지의 기술로 고분자 전해질 연료전지의 전해질로써 인정된 것이라면 그 사용이 제한받지는 않는다.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 PEMFC용 촉매 및 이를 포함하는 연료전지에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한, 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한, 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.
[실시예 1]
그래핀 옥사이드(graphene oxide, GO) 80 mg 및 에틸렌 글리콜 40 mL 을 반응 용기에 넣고 초음파를 인가하여 혼합하였다. 이후 지지체 표면의 전하분포를 조절하기 위하여 pH 조절제로 KOH/에틸렌글리콜 용액 300 μL, H2PtCl6 500 μL를 용기에 넣고 교반한 다음, 마이크로파의 출력을 0W에서부터 10초 동안 1000W까지 증가하도록 설정하여 인가한 다음 1000W의 출력을 유지하며 50초 동안 반응시켜 PEMFC용 촉매를 제조하였다.
[비교예 1]
실시예 1의 마이크로파의 출력 증가 시간을 5s로 달리한 것 외의 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[비교예 2]
실시예 1의 마이크로파의 출력 증가 시간을 20s로 달리한 것 외의 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[비교예 3]
실시예 1의 마이크로파의 출력 증가 시간을 40s로 달리한 것 외의 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[비교예 4]
실시예 1의 출력이 1000W인 마이크로파의 인가 시간을 40초로 달리한 것 외의 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[비교예 5]
실시예 1의 출력이 1000W인 마이크로파의 인가 시간을 70초로 달리한 것 외의 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[비교예 6]
실시예 1의 출력이 1000W인 마이크로파의 인가 시간을 90초로 달리한 것 외의 모든 과정을 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
| 1단계 | 2단계 | |
| 출력 증가 시간 (s) | 1000W 인가 시간 (s) | |
| 실시예 1 | 10 | 50 |
| 비교예 1 | 5 | 50 |
| 비교예 2 | 20 | 50 |
| 비교예 3 | 40 | 50 |
| 비교예 4 | 10 | 40 |
| 비교예 5 | 10 | 70 |
| 비교예 6 | 10 | 90 |
[특성 평가 방법]
A. 촉매 표면 분석
제조된 PEMFC용 촉매의 표면을 주사전자현미경으로 관찰하여 전이금속 입자의 평균 크기와 분포를 개략적으로 조사하였다.
실시예 1의 경우, 1 내지 3.5nm 정도의 크기를 갖는 전이금속 입자가 고르게 분산되어있는 것을 확인할 수 있다. 반면, 마이크로파의 출력 증가 속도를 낮게 설정한 비교예 1, 출력이 1000W인 마이크로파의 인가 시간을 40초로 적게 설정한 비교예 4의 경우 금속이 잘 담지되지 않았으며, 금속 입자 크기가 작고 낮은 밀도로 존재하는 것을 알 수 있다. 또한, 마이크로파의 출력 증가 속도를 높게 설정한 비교예 2 및 3, 출력이 1000W인 마이크로파의 인가 시간을 각각 70초 및 90초로 길게 설정한 비교예 5 및 6은 크게 뭉쳐진 금속 입자가 관찰되었다.
B. 촉매 성능 평가
제조된 PEMFC용 촉매를 사용하여 전기화학적 산소 환원 반응을 수행하고, 그래프에 나타난 피크의 크기와 반응의 onset 전위로부터 촉매의 성능을 평가하였다. 순환전압전류법은 기준전극으로 Ag/AgCl 전극을 사용하였으며, 산소가 포화된 0.5M 황산 수용액을 전해질로 사용하여 20 mVㆍs-1로 수행하였다. 또한, 선형주사전위법을 전술한 순환전압전류법과 동일한 기준전극 및 전해질을 사용하여 5 mVㆍs-1로 수행하였다.
도 9을 참조하면, 출력 증가 시간을 달리한 경우 모든 PEMFC용 촉매에서 Ag/AgCl 전극 대비 +0.5V에서 산소 환원 반응의 전류 피크가 발생했으며, 실시예 1의 피크 크기가 가장 큰 것을 확인할 수 있으며, 비교예 2는 실시예 1보다 피크의 크기가 작으나, 비교예 1 및 3보다는 피크의 크기가 더 큰 것을 확인할 수 있다.
도 10을 참조하면, 1000W의 마이크로파 인가 시간을 달리한 경우 비교예 4, 5 및 6은 전류 피크가 발생했으나, 모두 실시예 1의 전류 피크 보다는 작았다.
도 11를 참조하면, 실시예 1의 산소 환원 반응의 onset 전위가 가장 빠르게 발생하여 촉매 활성이 가장 뛰어난 것을 알 수 있으며, 비교예 1의 onset 전위가 실시예 1과 큰 전위차를 보이며 바람직하지 않은 것을 알 수 있다.
도 12을 참조하면, 전술한 도 12와 유사하게, 실시예 1의 산소 환원 반응의 onset 전위가 가장 빠르게 발생하였으며, 비교예 5는 선형주사전위법에서는 비교예들과 차이가 거의 나지 않는 것을 알 수 있다.
이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (8)
- A) 2차원 탄소 담체를 알코올 용매에 분산시켜 제1 용액을 제조하는 단계;
B) 상기 제1 용액에 금속 전구체를 추가하고 혼합하여 제2 용액을 제조하는 단계; 및
C) 상기 제2 용액에 마이크로파를 인가하여 2차원 탄소 담체에 금속 나노입자를 1.0 내지 5.0nm의 직경을 갖도록 담지시키는 단계;
를 포함하는 PEMFC용 촉매의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 2차원 탄소 담체는 환원 그래핀 옥사이드(reduced Graphene Oxide, rGO), 그래핀 옥사이드(Graphene Oxide, GO), 그래핀, 그래파인 및 그라페닐린 중 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진 PEMFC용 촉매의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 알코올 용매는 에틸렌글리콜 및 디에틸렌글리콜 중 선택되는 어느 하나 이상으로 이루어진 PEMFC용 촉매의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 금속 전구체는 Pt, Pd, Ni, Au, Ag, Cu, Ir, Rh, Os 및 Ru로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것인 PEMFC용 촉매의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 마이크로파를 2단계로 나누어 인가하는 것인 PEMFC용 촉매의 제조방법. - 제5항에 있어서,
상기 마이크로파는,
마이크로파의 출력을 0W에서 30 내지 150Wㆍs-1의 속도로 1000W까지 선형적으로 증가시켜 1 내지 30초 동안 인가하는 제1단계; 및
마이크로파의 출력을 상기 제1단계에서의 마지막 출력과 동일하게 유지하며 35 내지 65초 동안 인가하는 제2단계;
의 단계로 나누어 인가하는 것인 PEMFC용 촉매의 제조방법. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 PEMFC용 촉매의 제조방법에 따라 제조한 PEMFC용 촉매에 있어서,
상기 PEMFC용 촉매는 2차원 탄소 담체 상에 전이금속 원소가 1 내지 5nm의 직경을 갖고 담지된 것인 PEMFC용 촉매. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따라 제조한 PEMFC용 촉매를 포함하는 고분자 전해질 연료전지.
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