KR20230056479A - 고결정성 카본블랙 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미소결정 크기 Lc가 4.0 nm 이상; 비표면적(BET)이 50~150 ㎡/g; 및 오일흡수가(OAN)가 150 ㎖/100g 이상인 고결정성 카본블랙 및 이의 제조방법을 제공한다.

Description

고결정성 카본블랙 및 이의 제조방법{CARBON BLACK HAVING HIGH CRYSTALLINITY AND PREPARNG METHOD THEREOF}
본 발명은 고결정성 카본블랙 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 높은 수준의 내구성이 요구되는 연료전지 촉매 담지체, 이차전지를 비롯한 다양한 전지의 도전재로 사용될 수 있는 고결정성 카본블랙 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
카본블랙은 탄화수소 또는 탄소를 포함하는 화합물을 불완전 연소시켜 수득한 아주 미세한 구형 입자의 집합체를 의미한다. 카본블랙은 반응로 속에서 일차 입자(Primary Particle)를 형성하고, 이러한 일차 입자들은 서로 융착되어 포도송이 형태의 응집체를 형성한다. 한편, 카본블랙의 종류로는 크게 아세틸렌 블랙(acetylene black) 및 퍼니스 블랙(furnace black)으로 구분될 수 있는데, 이 중 퍼니스 블랙은 비용이 저렴하다는 이점이 있으나, 퍼니스 블랙은 아세틸렌 블랙에 비해 고결정성을 달성하기 어렵다는 단점이 있다.
카본블랙은 자체의 물성 특성에 따라 사용되는 소재의 품질에 영향을 주며, 그 물성 특성으로는 결정성, 비표면적, 구조, 입자 크기 등이 있으며, 다양한 후처리(post-treatment)를 통해 카본블랙의 특성을 조절할 수 있다. 카본블랙은 산업용 페인트, 코팅용 조성물, 각종 인쇄물 등의 다양한 분야에서 사용되고 있으며, 전기적 특성을 가질 수 있으므로, 전도성 소재로도 이용되고 있다.
한편, 최근 친환경 에너지로 인해 연료전지가 보급되고 있는데, 연료전지에서 연료전지의 촉매(예를 들어, 백금 촉매)를 담지하기 위한 촉매 담지체로서 탄소재료인 카본블랙이 널리 사용되고 있다. 한편, 연료전지 전기 자동차의 운전시, 연료전지의 애노드(anode; '연료극' 또는 '수소극'이라고도 함)에 연료인 수소의 공급이 부족하게 되면, 애노드의 전위가 상승하여 연료전지 전체 전압이 마이너스 값을 나타내는 역전압(reverse voltage 또는 reverse potential) 현상이 발생하는 문제점이 있다. 이에 따라, 촉매 담지체로 사용되는 카본블랙이 점진적 혹은 급격하게 산화되어 전극 구조가 붕괴되므로 연료전지 효율 및 수명이 감소하게 된다.
따라서, 연료전지의 애노드의 역전압 현상에 대한 내구성을 향상시키는 것이 필요한 실정이며, 이를 위해 촉매 담지체인 카본블랙의 결정성, 순도, 비표면적 등의 물성이 향상시키기 위한 기술 개발에 대한 필요성이 존재하고 있다.
상술한 기술적 문제점에 착안하여, 본 발명은 고결정성 및 고순도의 카본블랙 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 고결정성 및 고순도의 카본블랙을 효율적으로 제조할 수 있는 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 고결정성 및 고순도의 카본블랙으로 형성하여, 특히, 역전압 현상에 대한 내구성이 현저히 향상된 연료전지 애노드 및 이를 포함하는 막전극 접합체(MEA)와 이를 포함하는 연료전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 관점에서, 본 발명의 일 양태에 따르면, 미소결정 크기 Lc가 4.0 nm 이상; 비표면적(BET)이 50~150 ㎡/g; 및 오일흡수가(OAN)가 150 ㎖/100g 이상인 고결정성 카본블랙을 제공할 수 있다. 상기 고결정성 카본블랙은 X선 회절 데이터로 계산한 평균 격자 공간 d-spacing(002) 값이 0.350 nm 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, (a) 미소결정 크기 Lc가 1.0~2.0 nm; 비표면적(BET)이 50~150 ㎡/g; 및 오일흡수가(OAN)가 150 ㎖/100g 이상인 퍼니스 블랙(furnace black)을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 퍼니스 블랙을 1800℃이상의 고온 열처리하여 고결정성 카본블랙을 수득하는 단계;를 포함하는 고결정성 카본블랙의 제조방법을 제공할 수 있으며, 상기 제조방법에 따라, 미소결정 크기 Lc가 4.0 nm 이상; 비표면적(BET)이 50~150 ㎡/g; 및 오일흡수가(OAN)가 150 ㎖/100g 이상인 고결정성 카본블랙을 제조할 수 있다.
상기 (a) 단계의 퍼니스 블랙은, (i) 공기 공급부 및 연료 공급부를 갖는 적어도 하나의 공급부; (ii) 상기 공급부를 통해 투입된 고온 연소 가스가 유입되는 반응부; (iii) 상기 반응부에서 연장되어 형성되되, 상기 반응부 보다 직경이 작은 토출부(throat); (iv) 상기 토출부에서 연장되어 형성되되 상기 토출부 보다 직경이 큰 경부; 및 (v) 상기 경부에서 연장되되 상기 경부 보다 직경이 큰 케이싱(casing);을 포함하고, 하기 조건 (1) 및 (2)를 만족하는 카본블랙 제조장치에서 제조될 수 있다.
(1) : [(경부의 길이 L) / (경부의 직경 D)] > 3
(2) : [(토출부의 직경 D') / (경부의 직경 D)] < 0.6
본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 본 발명의 미소결정 크기 Lc가 4.0 nm 이상; 비표면적(BET)이 50~150 ㎡/g; 및 오일흡수가(OAN)가 150 ㎖/100g 이상인 고결정성 카본블랙으로 형성된 촉매 담지체 및 상기 촉매 담지체에 담지된 촉매를 포함하는 전극; 및 전해질막(membrane);을 포함하는, 막전극 접합체를 제공할 수 있다.
본 발명의 고결정성 카본블랙은 결정성 및 순도가 매우 높고, 적절한 비표면적을 가질 수 있다.
본 발명의 고걸졍성 카본블랙을 연료전지용 막전극 접합체의 촉매 담지체로 적용함에 따라, 연료전지의 역전압 현상을 감소 또는 억제하여, 연료전지의 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 고결정성 카본블랙의 제조방법에 따르면, 매우 높은 수준의 결정성 및 순도의 카본블랙을 효율적으로 제조할 수 있으며, 본 발명의 카본블랙 제조장치를 적용하면 퍼니스 블랙을 원재료로 사용하더라도 고결정성 카본블랙을 제조할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 카본블랙의 제조장치를 간략히 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 비교 실험예 1에 따라 열처리 전 카본블랙 TEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 비교 실험예 3에 따라 1500℃에서 열처리된 카본블랙의 TEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실험예 1에 따른 1800℃에서 열처리된 카본블랙의 TEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실험예 2에 따른 2000℃에서 열처리된 카본블랙의 TEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 실험예 3에 따른 2300℃에서 열처리된 카본블랙의 TEM 이미지를 나타낸 것이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
본 명세서에서 기재되지 않은 내용 중 이 기술 분야의 통상의 기술자라면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것은 그 설명을 생략하기로 한다.
본 명세서에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "함유한다", “갖는다(가진다)” 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하에서는, 본 발명에 따른 고결정성 카본블랙에 대해 상세히 설명하도록 한다.
고결정성 카본블랙
본 발명의 고결정성 카본블랙은 미소결정 크기 Lc가 4.0 nm 이상; 비표면적(BET)이 50~150 ㎡/g; 및 오일흡수가(OAN)가 150 ㎖/100g 이상인 특성을 만족하는 것을 특징으로 한다. 상기 고결정성 카본블랙은 X선 회절 데이터로 계산한 평균 격자 공간 d-spacing(002) 값은 0.350 nm 이하일 수 있고, 그 값은 작을수록 바람직하다.
< 결정성 - 미소결정 크기 Lc 및 평균 격자 공간 d-spacing(002)>
결정 구조를 가진 탄소 재료의 결정도를 나타내는 하나의 인자(factor)인, 미소결정 크기 Lc('결정자 크기', '결정 크기', '결정자의 세로 크기', 'c축 방향의 결정자 크기' 등과 동일한 의미를 나타냄)는 X-ray diffraction(XRD)로 분석한 X선 회절 데이터를 기초로(분석 장비: Panalytical Empyrean Alpha 1), 하기 [수학식 1]의 Scherrer equation을 통해 계산할 수 있다.
[수학식 1] Scherrer equation : Lc = 0.89λ / (β·Cosθ)
상기 [수학식 1]에서 0.89는 Scherrer 상수이고, λ는 파장이며, θ는 d-spacing(002)의 피크에서의 각도이고, β는 d-spacing(002)의 피크에서의 반치폭(Full Width at Half Maximum; FWHM(002))이다. 상기 d-spacing(002)은 X선 회절 데이터로 계산한 평균 격자 공간을 의미하고, X-ray diffraction(XRD)의 데이터로부터 측정된다.
한편, 카본블랙이 사용되는 용도에 따라 목적하는 결정도는 달라지게 되는데, 본 발명의 카본블랙은 연료전지의 막 전극 접합체에 사용되는 촉매 담지체로 사용되는 것이 바람직하므로, 연료전지의 반복 사용 및 장시간 사용에도 우수한 내구성을 가질 수 있도록, 촉매 담지체에 대해 매우 높은 수준의 결정도가 요구된다.
종래에 촉매 담지체로 사용되는 카본블랙의 Lc 값은 대략 0.5~2.0 nm 정도로 어느 정도 결정성은 갖지만, 매우 높은 수준의 결정성을 구현하기에는 한계가 있었으며, 더욱이 이와 같은 고결정성을 원재료로 퍼니스 블랙을 사용하여 달성하기에는 매우 어려웠다. 따라서, 본 발명의 카본블랙의 Lc 값이 4.0 nm 이상의 값을 갖는다는 것은 종래의 카본블랙에 비해 매우 우수한 결정성을 갖는다는 것을 의미하며, 이를 퍼니스 블랙을 원재료로 사용했다는 점에서 비용 및 공정 측면에서 이점을 가질 수 있다.
따라서, 연료전지용 촉매 담지체로서 우수한 내구성을 구현할 수 있을 정도의 본 발명의 고결정성 카본블랙의 Lc는 4.0 nm 이상인 것이 바람직하고, 상한은 특별히 한정되지 않지만 10.0nm 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 평균 격자 공간 d-spacing(002) 값이 0.350 nm 이하인 것이 바람직하다.
< 비표면적(BET) >
본 발명의 촉매 담지체로서의 카본블랙은 백금(Pt)과 같은 촉매가 잘 담지되어 우수한 촉매 활성을 나타낼 수 있도록 높은 비표면적을 갖는 것이 요구되지만, 비표면적이 너무 높으면 Lc 값이 작아지므로, 결정성은 낮아지게 되어, 트레이드 오프(trade-off) 관계에 놓이게 되므로, 카본블랙이 적용되는 제품에 요구되는 물성에 따라, 비표면적과 결정성을 적절히 조절하여 양립시키는 것이 중요하다.
특히, PEMFC의 애노드 전극 또는 PAFC의 캐소드 전극 등과 같이 높은 내구성이 요구되는 촉매 담지체로 적용하기 위해서는, 비표면적은 적절한 값을 가지면서 Lc 값을 증가시켜 고결정성을 달성하는 것이 중요하다. 이러한 관점에서, 비표면적(BET)이 50~150 ㎡/g의 범위인 것이 바람직하고, 70~120 ㎡/g의 범위인 것이 보다 바람직하며, 70~100 ㎡/g의 범위인 것이 가장 바람직하다.
한편, 상기 비표면적(BET) 값은 브루나우어-에메트-텔러(Brunauer-Emmett-Teller; BET) 수식을 이용한 질소 흡착에 의한 비표면적 분석에 따라 측정할 수 있다(분석장비: Micromeritics ASAP 2460).
< 오일흡수가(OAN) >
카본블랙의 오일흡수가(oil absorption number: OAN)는 그 값이 높을수록 카본블랙이 고차원 구조를 갖는다는 것을 의미한다. 고차원 구조 카본블랙 입자는 일반적으로 우수한 결정성을 가질 수 있다. 오일흡수가는 ASTM D2414에 의거한 분석방법(카본블랙 100g에 dibutyl phthalate oil이 흡착되는 양 (ml/100g)을 측정함)에 따라 측정된다.
오일흡수가(OAN)가 높을수록 카본블랙의 전기 전도성이 상승되고, 표면 저항이 낮아지기 때문에, 연료전지용 촉매 담지체 또는 도전재로 사용되기 위해서는 높은 OAN을 가진 카본블랙을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 관점에서, 본 발명의 카본블랙의 오일흡수가(OAN)은 150 ㎖/100g 이상인 것이 바람직하고, 180㎖/100g 이상인 것이 가장 바람직하다.
이하에서는, 본 발명의 고결정성 카본블랙의 제조방법 및 제조장치에 대해 상세히 설명한다.
고결정성 카본블랙의 제조방법 및 제조장치
본 발명의 고결정성 카본블랙의 제조방법은 (a) 미소결정 크기 Lc가 1.0~2.0 nm; 비표면적(BET)이 50~150 ㎡/g; 및 오일흡수가(OAN)가 150 ㎖/100g 이상인 퍼니스 블랙(furnace black)을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 퍼니스 블랙을 1800℃이상의 고온 열처리하여 고결정성 카본블랙을 수득하는 단계;를 포함할 수 있다.
카본블랙의 결정성을 향상시키기 위해서는 고온 열처리 등의 후처리(post-treatment)를 수행하는 방식을 사용한다. 그러나, 기존의 퍼니스 블랙의 경우 일반적으로 원재료인 카본블랙에 열처리를 하더라도 결정성, 특히 미소결정 크기 Lc 값을 현저히 향상시키는 데는 한계점이 있었다.
이에, 본 발명자들은 예의 연구한 결과, 결정성을 나타내는 중요 인자인 미소결정 크기 Lc 값을 향상시키기 위하여, 퍼니스 블랙을 1800℃ 이상의 고온 열처리하는 단계를 포함하여 결정성을 현저히 향상시킬 수 있는 제조방법을 안출하였다.
이 때, 고온 열처리 전의 퍼니스 블랙은, 본 발명에서 목표로 하는 물성치인 비표면적(BET)이 50~150 ㎡/g; 및 오일흡수가(OAN)가 150 ㎖/100g은 만족하는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 미소결정 크기 Lc는 1.0~2.0 nm의 범위를 갖는 것을 사용할 수 있다. 이와 같은 열처리 전의 카본블랙에 고온 열처리를 수행함으로써 미소결정 Lc 값을 현저히 향상시킬 수 있다.
나아가, 상기 열처리 전의 카본블랙(원재료가 되는 카본블랙)은 공정상 효율의 이점이 있는 퍼니스 블랙인 것이 바람직하고, 상기 퍼니스 블랙은 공기, 연료유 및 탄화수소 공급원료를 1500℃ 이상의 온도에서, 불완전 연소 조건 하에서 투입하여 제조할 수 있으며, 상기 공기, 연료유 및 탄화수소 공급원료 각각의 유량 및 종류는 적절히 선택·조절할 수 있으며, 본 발명의 원재료가 되는 퍼니스 블랙의 물성을 만족할 수 있다면, 통상의 기술자의 필요에 따라 공정 조건을 적절히 조절할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제조방법의 각 단계에 대하여 설명하도록 한다.
< (a) 단계 >
구체적으로, 우수한 결정성 및 적절한 비표면적 특성을 동시에 만족시키는 카본블랙을 제조하기 위해서는, 열처리 전의 카본블랙을 미소결정 크기 Lc가 1.0~2.0 nm; 비표면적(BET)이 50~150 ㎡/g; 및 오일흡수가(OAN)가 150 ㎖/100g 이상을 만족하는 것이 바람직하다. 고온 열처리를 통해 주로 결정성이 높아지기 때문에(비표면적도 다소 증가함), 비표면적 및 오일흡수가는 고온 열처리 전에도 최종 제조되는 고결정성 카본블랙의 물성을 만족하는 범위인 것이 유리하다.
이와 같은 물성을 가진 퍼니스 블랙을 용이하게 제조하기 위해서, 도 1에 도시된 제조장치(10)과 같이, (i) 공기 공급부(11a) 및 연료 공급부(11b)를 갖는 적어도 하나의 공급부(11); (ii) 상기 공급부(11)를 통해 투입된 고온 연소 가스가 유입되는 반응부(12); (iii) 상기 반응부(12)에서 연장되어 형성되되, 상기 반응부 보다 직경이 작은 토출부(throat)(13); (iv) 상기 토출부(13)에서 연장되어 형성되되 상기 토출부(13) 보다 직경이 큰 경부(14); 및 (v) 상기 경부(14)에서 연장되되 상기 경부(14) 보다 직경이 큰 케이싱(casing)(15);을 포함하고, 하기 조건 (1) 및 (2)를 만족하는 카본블랙 제조장치를 사용할 수 있다.
- 조건 (1) : [(경부의 길이 L) / (경부의 직경 D)] > 3
- 조건 (2) : [(토출부의 직경 D') / (경부의 직경 D)] < 0.6
[(경부의 길이 L) / (경부의 직경 D)]의 비율이 3 이하가 되어 조건 (1)을 만족하지 못하거나, [(토출부의 직경 D') / (경부의 직경 D)]이 0.6을 초과하여 조건 (2)를 만족하지 못하면, 퍼니스 블랙의 오일흡수가가 낮아지고, 비표면적도 다소 낮아지게 되어, 열처리를 하더라도 최종 카본블랙의 물성이 본 발명에서 의도하는 대로 제조되기 어렵다.
또한, 상기와 같은 (a) 단계의 열처리 전 카본블랙은 공기, 연료유, 및 탄화수소 공급원료를 투입하여, 불완전 연소 조건 하에서 1500℃ 이상의 온도, 바람직하게는 1500~1800℃의 온도에서 반응시켜 제조될 수 있다.
< (b) 단계 >
(a) 단계에서 제조된 퍼니스 블랙을 불활성 기체(질소, 아르곤 등) 분위기 하에서 1800℃이상의 고온으로 열처리하여, 고결정성 카본블랙을 제조할 수 있다. 일반적으로 열처리 전의 카본블랙의 Lc가 대략 1.0~2.0 nm 정도인 경우에는 어느 정도 결정도가 존재하고 있는 것으로 취급되어, 대략 500~1000℃의 온도에서 열처리를 하는 것이 통상적이다.
그러나, 본 발명에서는 Lc가 1.0~2.0 nm의 범위인 카본블랙에 대해서도, 결정도를 현저히 향상하기 위하여, 1800℃이상의 고온으로 열처리하는 방안을 채택하고 있다.
카본블랙의 열처리 온도가 1800℃ 이하일 경우 Lc가 5.0 nm 이상인 카본블랙을 제조하기 어려우며, 이에 따라 연료전지의 막전극 접합체의 촉매 담지체로 사용될 때, 역전압 현상을 방지하기 어렵다. 따라서, 본 발명의 카본블랙의 열처리 온도는 바람직하게는 1800℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 2000℃ 이상일 수 있으나, 공정의 효율성을 고려하여 선택할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 고결정성 카본블랙으로 형성된 촉매 담지체 및 상기 촉매 담지체에 담지된 촉매를 포함하는 전극; 및 전해질막(membrane);을 포함하는, 막전극 접합체에 대해 설명한다.
고결정성 카본블랙을 포함하는 막전극 접합체(MEA)
최근 신재생 에너지 및 환경 문제에 대한 관심이 높아지면서, 리튬 이온을 적용한 이차전지 및 수소와 산소가 결합하여 물을 만들 때 발생하는 화학에너지를 전기에너지로 변환하여 에너지를 얻는 원리로 작동되는 연료전지(fuel cell)가 널리 보급되고 있다. 이러한 연료전지는 전해질, 연료의 종류 및 작동온도에 따라 인산형 연료전지(Phosphoric Acid Fuel Cell, PAFC), 알카리형 연료전지(Alkaline Fuel Cell, AFC), 용융탄산염 연료전지(Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC), 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC), 수소이온 교환막 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cells, PEMFC) 및 직접 메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC) 등으로 구분될 수 있다.
연료전지의 전극 단위에 해당하는 막전극 접합체(Membrane Electrode Assembly; MEA)은 전극및 전해질막(membrane)의 접합체를 의미한다. 상기 전극은 애노드 및 캐소드를 포함하며, 각 전극은 촉매 담지체에 연료전지용 촉매가 담지된 형태로 형성되며, 애노드 및 캐소드가 전해질막을 사이에 두고 접착되어 막전극 접합체를 형성하게 된다.
연료전지의 종류에 따라, 애노드 및 캐소드에 요구되는 물성이 달라지게 된다. 예를 들어, PEMFC의 경우에는 애노드, PAFC의 경우에는 캐소드에는 매우 높은 내구성이 요구되는 추세이다. 본 발명에 따른 카본블랙은 높은 결정성을 가지므로, 연료전지 구동 중에 발생하는 촉매 담지체의 부식 및 손상에 대한 저항이 높으므로, 전체적으로 연료전지 MEA에서의 촉매 내구성도 향상시키게 되고, 특히, 역전압 현상을 방지 또는 억제할 수 있어, 결과적으로는 연료전지의 효율 및 수명이 증가되는 효과가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 고결정성 카본블랙은 PEMFC의 경우에는 애노드, PAFC의 경우에는 캐소드의 촉매 담지체에 적용시킬 수 있으며, 나아가, 리튬 이온를 사용하는 이차전지를 비롯한 납축전지, 알칼리 전지 등에서도 높은 전도성과 고결정성, 고순도를 요구하는 도전재에도 사용될 수 있다.
본 발명의 MEA의 연료전지용 촉매는 종래 사용되는 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 백금 또는 백금 합금 중 선택되는 것이 바람직하다. 백금 합금을 사용하는 경우, 전극 촉매로서의 안정성 및 활성이 추가로 부여될 수 있다. 백금 합금은 바람직하게는 백금 이외의 백금족 금속(예컨대, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴 및 이리듐), 금, 은, 크롬, 철, 티타늄, 망간, 코발트, 니켈, 몰리브덴, 텅스텐, 알루미늄, 규소, 아연 및 주석으로 구성되는 군에서 선택되는 1 종 이상의 금속과 백금의 합금이며, 상기 백금 합금은 백금과 합금되는 금속과 백금의 금속간 화합물을 함유할 수 있다.
본 발명의 MEA의 전해질막은 수소이온 전도성이 우수하고, 전자의 전도성이 없어야 하며, 이온의 이동에 비해 연료 및 물의 이동이 적어야 하고, 가스 침투성이 낮거나 억제되어야 하며, 형상 안정성 및 산화-환원에 대한 안정성이 높은 물성이 요구된다.
연료전지의 종류에 따라 사용되는 전해질막의 종류는 상이한데, PEMFC 연료전지는 고분자 전해질막을 사용하고, 예컨대, 술포네이트고불화폴리머 등의 시판용 Nafion(Dupont社의 상표명) 막을 사용할 수 있으며, 특별히 본 발명에서 전해질막의 종류가 제한되는 것은 아니다.
특히, 본 발명에서는 최근 수요량이 높아진 PEMFC의 애노드의 촉매 담지체로 사용될 경우 우수한 역전압 현상 억제성이 우수하고 MEA의 성능이 우수한 결과를 나타내는 것을 실험적으로 확인하였다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예 1 및 비교예 1 - 열처리 전 카본블랙의 제조
본 발명의 도 1과 동일한 구조를 가지면서 하기 표 1에 나타낸 것처럼, L/D의 값이 3.3이고, D'/D의 값이 0.53인 제조장치에서, 원료물질인 공기, 연료유 및 탄화수소 공급원료를 투입하여 불완전 연소 조건 및 1500℃의 온도에서 반응시켜 퍼니스 블랙을 제조하였다. 이때 공기 유량은 4700 Nm3/hr, 연료유 유량은 287kg/hr, 탄화수소 공급원료 유량은 1910 kg/hr이었다.
상기 실시예 1과 동일한 조건 및 방법으로 퍼니스 블랙을 제조하되, 본 발명의 하기 표 1에 도시된 것처럼 L/D의 값이 1.9이고, D'/D의 값이 0.72인 제조장치를 사용한 점에서 차이가 있었다.
경부직경(D)
[mm]		 경부길이(L)
[mm]		 토출부 직경(D’)
[mm]		 L/D D’/D
비교예 1 320 600 230 1.9 0.72
실시예 1 320 1050 170 3.3 0.53
상기 실시예 1 및 비교예 1의 퍼니스 블랙에 대하여, 하기 방법으로 각각 비표면적, OAN, d-spacing(002), Lc, 표면저항을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타냈다.
비표면적
[m2/g]		 OAN
[ml/100g]		 d-spacing(002)
[nm]		 Lc
[nm]		 표면저항
[Ω]
비교예 1 63 145 0.362 1.7 37.5
실시예 1 82 195 0.362 1.7 16.8
1) 비표면적 : Brunauer-Emmett-Teller(BET) 수식을 이용한 질소 흡착에 의한 비표면적 분석 (분석장비: Micromeritics ASAP 2460)
2) OAN: ASTM D2414에 의거 분석 : 카본블랙 100g에 dibutyl phthalate oil이 흡착되는 양 (ml/100g)을 측정
3) d-spacing(002) 및 Lc : X-ray diffraction(XRD) 분석하여(분석장비: Panalytical Empyrean Alpha 1), 하기 [수학식 1]의 Scherrer equation을 사용하여 계산하였다.
[수학식 1] Scherrer equation : Lc = 0.89λ/ (β·Cosθ), 이 때, λ는 1.540598 였고, β는 4.98 였고, θ는 24.74 이었다(rad).
4) 표면저항 측정 : Isopropyl alcohol(IPA) 용매에 해당 카본블랙 10wt% 함량으로 ultra-sonic을 이용하여 분산시킨 후 제조된 slurry를 알루미늄 전극판에 닥터블레이드를 이용하여 50㎛ 두께로 코팅한다. 코팅된 전극은 약 100℃에서 1시간동안 건조시켜 용매를 휘발시킨 후 카본블랙이 코팅된 전극 표면을 저항측정기(Mitsubishi MCP-T610)로 표면저항을 측정하였다.
상기 표 1 및 표 2에서 알 수 있는 것처럼, 동일한 공정조건 및 방법을 적용하더라도 제조장치의 [(경부의 길이 L) / (경부의 직경 D)]의 값(=조건 (1)) 및 [(토출부의 직경 D') / (경부의 직경 D)]의 값(=조건 (2))에 따라, 제조되는 카본블랙의 물성이 상이하였고, 본 발명의 열처리 전의 퍼니스 블랙은 조건 (1) 및 (2)를 만족하는 제조장치에서 용이하게 제조됨을 확인하였다.
실험예 1~3 및 비교 실험예 1 - MEA 실험
(1) MEA의 제작
상기 실시예 1의 카본블랙을 열처리 하지 않고 사용하는 것을 비교 실험예 1에서 사용하였다.
시판 품인 Vulcan XC 72R (Lc: 2.2 nm)의 카본블랙을 사용하는 것을 비교 실험예 2에서 사용하였다.
하기 표 3에 나타낸 온도 및 불활성 기체(N2) 분위기 하에서 고온 열처리를 수행하되, 열처리 온도를 달리하여 후처리(열처리)한 카본블랙을 비교 실험예 3 및 실험예 1~3에서 사용하여, 하기 방법과 같이 MEA를 제작하였다.
◎ 애노드 : 카본블랙 각각에 대하여, 각 카본블랙 무게 대비 동량의 백금(Pt) 촉매를 담지하여 제조하였다.
◎ 캐소드 : Tanaka社 10F50E 촉매를 사용하였다.
◎ 전해질막: Gore社의 Nafion 211을 사용하였다.
◎ MEA 제조: 상기 준비된 재료를 130℃의 온도 및 30kgf/cm2 의 압력으로 열압착시켜 막전극접합체(MEA)를 제조하였다.
열처리온도 (℃)
비교 실험예 1 실시예 1의 카본블랙 사용 (열처리 ×)
비교 실험예 2 Vulcan XC 72R 사용(열처리 ×)
비교 실험예 3 1500
실험예 1 1800
실험예 2 2000
실험예 3 2300
(2) MEA 평가
상기 실험예 1~3 및 비교 실험예 1에서 각각 제조한 MEA 에 대하여 다음과 같은 방법으로 성능 및 역전압 내구성을 평가하였으며, 그 결과를 표 4에 나타냈다.
◎ MEA 성능평가: 온도 65℃, RH(Relative humidity) 100%, 운전압력 1bar에서 평가하였으며, I-V curve에서 0.6V 전압에서의 전류값을 측정하였다.
◎ 역전압 내구성: 상기 MEA를 사용하여 anode에 수소공급을 중단시키고 1.2A/cm2의 전류를 인가한 후, 5시간 후의 전압 강하율(drop rate)를 측정하였다.
비표면적
[m2/g]		 OAN
[ml/100g]		 d-spacing
[nm]		 Lc
[nm]		 MEA 성능
[A] (@0.6V)		 역전압 강하율
[voltage%]
비교 실험예 1 82 195 0.362 1.7 1.23 -22.8
비교 실험예 2 253 174 0.360 2.2 1.28 -20.2
비교 실험예 3 82 194 0.351 2.6 1.23 -20.3
실험예 1 78 193 0.347 4.0 1.24 -10.4
실험예 2 76 194 0.345 4.8 1.22 -6.7
실험예 3 75 192 0.345 5.2 1.24 -4.8
상기 표 4와 같이, 본 발명의 제조방법에 따라 고온 열처리를 수행한 실험예 1~3은 Lc가 4.0 nm 이상의 우수한 결정성을 가질 수 있었으며, 비표면적 및 OAN 값도 본 발명의 목표 물성값을 달성할 수 있어, 내구성이 요구되는 전극에 사용되기에 적합하였으며, 실제로 MEA 성능도 우수하고 역전압 강하율의 절대값도 낮아, 역전압 현상을 방지하는 효과가 우수한 것을 알 수 있었다.
연료전지의 사양 및 실험 조건에 따라 상이하지만, 본 발명에서는 역전압 강하율의 절대값은 20 % 이하인 것이 바람직하고, 15% 이하인 것이 보다 바람직하며, 10% 이하이면 가장 바람직한 것으로 평가할 수 있다.
반면, 비교 실험예 1은 특히 Lc가 낮았기 때문에, 실제 MEA에서도 실험예 1과 전류값은 유사할지라도, 역전압 강하율이 높았다.
비교 실험예 2는 종래에 사용되는 카본블랙 재료로서, Lc가 다소 높기는 하지만, 이와 같이 Lc가 높은 카본블랙은 비표면적도 함께 높아지는 경향성이 있기 때문에, 오히려 너무 높은 비표면적을 가진 카본블랙은 내구성이 약해지게 되는바, 실제 MEA 실험에서도 역전압 강하율의 절대값이 높게 나타냈다.
비교 실험예 3은 본 발명의 고온 열처리 온도보다 낮은 온도인 1500℃에서 열처리를 한 결과, Lc 값이 4.0nm에 미치지 못하였고, 그 결과 역전압 강하율의 절대값이 높은 것을 확인할 수 있었다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
10 : 카본블랙 제조장치
11 : 공급부
11a : 공기 공급부
11b : 연료 공급부
12 : 반응부
13 : 토출부
14 : 경부
15 : 케이싱
L : 경부의 길이
D : 경부의 직경
D' : 토출부의 직경

Claims (10)

  1. 미소결정 크기 Lc가 4.0 nm 이상; 비표면적(BET)이 50~150 ㎡/g; 및 오일흡수가(OAN)가 150 ㎖/100g 이상인 고결정성 카본블랙.
  2. 제1항에 있어서,
    미소결정 크기 Lc가 5.0 nm 이상 10nm 이하인 고결정성 카본블랙.
  3. 제1항에 있어서,
    비표면적(BET)이 70~100 ㎡/g인 고결정성 카본블랙.
  4. 제1항에 있어서,
    오일흡수가(OAN)가 180 ㎖/100g 이상인 고결정성 카본블랙.
  5. 제1항에 있어서,
    X선 회절 데이터로 계산한 평균 격자 공간 d-spacing(002) 값이 0.350 nm 이하인 고결정성 카본블랙.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 고결정성 카본블랙의 제조방법으로서,
    (a) 미소결정 크기 Lc가 1.0~2.0 nm; 비표면적(BET)이 50~150 ㎡/g; 및 오일흡수가(OAN)가 150 ㎖/100g 이상인 퍼니스 블랙(furnace black)을 제조하는 단계; 및
    (b) 상기 퍼니스 블랙을 1800℃이상의 온도에서 고온 열처리를 수행하여 고결정성 카본블랙을 수득하는 단계;
    를 포함하는 고결정성 카본블랙의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (b) 단계의 고온 열처리는 2000℃ 이상의 온도에서 수행되는 것인, 고결정성 카본블랙의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 퍼니스 블랙은,
    (i) 공기 공급부 및 연료 공급부를 갖는 적어도 하나의 공급부; (ii) 상기 공급부를 통해 투입된 고온 연소 가스가 유입되는 반응부; (iii) 상기 반응부에서 연장되어 형성되되, 상기 반응부 보다 직경이 작은 토출부(throat); (iv) 상기 토출부에서 연장되어 형성되되 상기 토출부 보다 직경이 큰 경부; 및 (v) 상기 경부에서 연장되되 상기 경부 보다 직경이 큰 케이싱(casing);을 포함하고, 하기 조건 (1) 및 (2)를 만족하는 카본블랙 제조장치에서 제조되는 것인,
    고결정성 카본블랙의 제조방법:
    - 조건 (1) : [(경부의 길이 L) / (경부의 직경 D)] > 3
    - 조건 (2) : [(토출부의 직경 D') / (경부의 직경 D)] < 0.6
  9. 제6항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 1500~1800℃ 온도 및 불완전 연소 조건 하에서 수행되는 것인, 고결정성 카본블랙의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 고결정성 카본블랙으로 형성된 촉매 담지체 및 상기 촉매 담지체에 담지된 촉매를 포함하는 전극; 및
    전해질막(membrane);을 포함하는,
    막전극 접합체.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100404809B1 (ko) * 1995-07-07 2005-06-16 엠.엠.엠. 에스.에이. 탄소재료의열처리방법
JP2013093171A (ja) * 2011-10-25 2013-05-16 Mitsubishi Chemicals Corp リチウム二次電池用正極およびそれを用いたリチウム二次電池
JP2016196662A (ja) * 2011-12-22 2016-11-24 キャボット コーポレイションＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ カーボンブラックおよび鉛蓄電池のための電極における使用
KR20200018636A (ko) * 2017-06-15 2020-02-19 캐보트 코포레이션 카본 블랙 입자를 함유하는 전극 및 관련 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100722093B1 (ko) * 2005-10-19 2007-05-25 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 막전극 어셈블리, 이의 제작방법, 및 이를채용한 연료전지 시스템
JP2017206568A (ja) * 2014-09-26 2017-11-24 デンカ株式会社 カーボンブラック及びそれを用いた燃料電池用触媒
KR20210086802A (ko) * 2019-12-30 2021-07-09 오씨아이 주식회사 고결정성 및 비표면적이 증가된 카본블랙의 제조 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100404809B1 (ko) * 1995-07-07 2005-06-16 엠.엠.엠. 에스.에이. 탄소재료의열처리방법
JP2013093171A (ja) * 2011-10-25 2013-05-16 Mitsubishi Chemicals Corp リチウム二次電池用正極およびそれを用いたリチウム二次電池
JP2016196662A (ja) * 2011-12-22 2016-11-24 キャボット コーポレイションＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ カーボンブラックおよび鉛蓄電池のための電極における使用
KR20200018636A (ko) * 2017-06-15 2020-02-19 캐보트 코포레이션 카본 블랙 입자를 함유하는 전극 및 관련 방법

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