KR20230143008A - 음이온 교환막 수전해 장치 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 음이온 교환막 수전해 장치는 음이온 교환막 및, 음이온 교환막 상의 전극 물질로서, 천이금속 계열의 다성분 재료를 포함한다. 이에 의해, 본 발명은 천이금속 계열의 OER 촉매와 HER 촉매를 이용하여 막 전극 접합체(membrane electrode assembly, MEA)를 적용함으로써 실제 순수한 수소의 생산이 가능한 전체 반응 셀(full-cell)과 MEA를 적층한 스택(stack)을 운영할 수 있다.
한편, 본 발명은 과학기술통신사업부(지원부처)와 금오공과대학교 강소특구육성사업단(지원기관)의 강소특구 제품혁신 지원사업의 일환으로서 진행된 기업과제에 해당하고, 연구과제명은 "알카라인 멤브레인 수전해용 비귀금속 촉매 단위 셀 개발"이며, 주관기관은 에스에이치에스이고, 총 연구기간은 2021. 05. 01 ~ 2022. 01. 31이다.
한편, 본 발명은 과학기술통신사업부(지원부처)와 금오공과대학교 강소특구육성사업단(지원기관)의 강소특구 제품혁신 지원사업의 일환으로서 진행된 기업과제에 해당하고, 연구과제명은 "알카라인 멤브레인 수전해용 비귀금속 촉매 단위 셀 개발"이며, 주관기관은 에스에이치에스이고, 총 연구기간은 2021. 05. 01 ~ 2022. 01. 31이다.
Description
본 발명은 음이온 교환막 수전해 장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 귀금속을 대체할 천이금속 계열의 OER 촉매와 HER 촉매를 이용하여 막 전극 접합체(membrane electrode assembly, MEA)를 적용함으로써 실제 순수한 수소의 생산이 가능한 전체 반응 셀(full-cell)과 MEA를 적층한 스택(stack)을 운영할 수 있는 음이온 교환막 수전해 장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
그린수소는 사회의 지속가능한 성장을 위한 가장 중요한 매개체 중 하나이다. 수소 기반 경제를 이룩하기 위하여 다양한 신 재생 에너지(예컨대, 태양열, 풍력, 조력 에너지 등)와 결합한 수전해 장치를 사용한 수소 생산이 우선적으로 고려되어야 한다. 이러한 수소 생산 방법은 온실 효과를 가져오는 가스들의 방출이 없고 환경 친화적이다.
수전해(water electrolyzer, WE)는 물을 수소와 산소로 전환시키기 위하여 개발된 기술이다. 수전해 기술은 전통적인 알칼리 수전해(conventional alkaline water electrolysis, CAWE) 및 수소이온교환막(PEMs) 또는 음이온교환막(AEMs)을 사용하는 고분자 막 전해로 분류할 수 있다. AWE는 촉매로서 저렴한 비귀금속을 사용하여 장기 안정성 및 높은 전기화학적 효율을 나타내는 것으로 알려져 있다.
그러나, 다공성 격막(diaphragm)과 함께 알칼리 용액을 전해질로 사용하는 경우, 발생된 산소 (애노드측) 및 수소(캐소드 측) 가스가 크로스 오버되기 쉽고, 이에 따라 생산된 수소의 순도가 감소할 수 있으며, 두 전극 사이의 큰 갭이 전기저항을 증가시킬 수 있다. 또한, 격막을 통한 가스 크로스 오버는 빠른 시동(startup) 및 운전 정지(shutdown)를 방해 한다.
한편, 높은 양성자 전도도를 가지는 고체 전해질을 사용하는 양이온 교환막 수전해(proton exchange membrane water electrolyzer, PEMWE)는 격막의 사용에 따른 결점을 극복할 수 있고, 가스 크로스오버와 오믹 전압 강하를 상당히 저감할 수 있다. 이에 따라, 급속한 시동 및 운전 정지가 가능하며, 수소 발생 비율, 에너지 효율, 수소 순도가 향상될 수 있다.
그러나, PEMWE의 시스템 성분에서는 촉매가 고가의 백금족 금속(PGM)으로 이루어짐으로써 셀 스택 및 플랜트의 내산성 밸런스를 구축하는데 고비용이 소요되는 단점이 있다.
최근에는 PEMWE와 CAWE의 장단점을 고려한 음이온교환막 수전해(anion exchange membrane water electrolyzer, AEMWE)가 대안으로 각광 받고 있다. AEMWE는 니켈과 망간 같은 무 PGM 촉매를 사용할 수 있다. 게다가 고농도의 KOH 전해질 용액이 개재하지 않는다는 사실은 CO2와 금속 이온들(Na+ 및 K+) 사이에 최소한의 반응이 있고 부식에 의한 누출이 없기 때문에 장점이라 할 수 있다. 그러나 AEM(anion exchange membrane, AEM) 전해조는 초순수에서 수소 에너지를 얻기 위한 충분한 성능을 내지 못한다.
이에, AEMWE는 산소발생반응(oxygen evolution reaction, OER) 전극과 수소발생반응 (hydrogen evolution reaction, HER) 전극에 포함된 촉매의 낮은 과전압의 확보가 수전해의 상용화에 가장 필요한 실정이다. 또한, 핵심성과지표(KPI)도 상업적 요구사항에 도달하지 못하고 경쟁력이 부족하기 때문에 이에 대한 대책이 시급하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 귀금속을 대체할 천이금속 계열의 OER 촉매와 HER 촉매를 이용하여 막 전극 접합체(membrane electrode assembly, MEA)를 적용함으로써 실제 순수한 수소의 생산이 가능한 전체 반응 셀(full-cell)과 MEA를 적층한 스택(stack)을 운영할 수 있는 음이온 교환막 수전해 장치 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 음이온 교환막 수전해 장치는, 음이온 교환막; 및, 상기 음이온 교환막 상의 전극 물질로서, 천이금속 계열의 다성분 재료;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 천이금속 계열의 다성분 재료는 코발트(Co), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 구리(Cu) 또는 아연(Zn) 및 상기의 금속이 함유된 화합물 중에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
또한, 상기 천이금속 계열의 다성분 재료는 금속, 다공성 재료, 폴리머 중 선택된 지지체를 포함할 수 있다.
또한, 천이금속 계열의 다성분 재료는 NiFeS-Ti3C2/NF 및 CuCo2S4-WS2/NF 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 전극은 애노드 및 캐소드 중 어느 하나 이상일 수 있다.
한편, 발명의 다른 실시예에 따른 음이온 교환막 수전해 장치의 제조방법은 천이금속 계열의 다성분 재료를 1차 저온 반응 및 2차 고온 반응으로 반응온도를 2단계로 조절하여 전극 촉매로 합성하고 지지체에 결합하는 단계; 및, 상기 천이금속 계열의 다성분 재료를 음이온 교환막과 접합하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 천이금속 계열의 다성분 재료는 코발트(Co), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 구리(Cu) 또는 아연(Zn) 및 상기의 금속이 함유된 화합물 중에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
또한, 상기 천이금속 계열의 다성분 재료는 금속, 다공성 재료, 폴리머 중 어느 하나를 포함하는 지지체를 포함할 수 있다.
또한, 천이금속 계열의 다성분 재료는 NiFeS-Ti3C2/NF 및 CuCo2S4-WS2/NF 중 어느 하나일 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 음이온 교환막 수전해 장치 및 그의 제조방법은 귀금속을 대체할 천이금속 계열의 OER 촉매와 HER 촉매를 이용하여 막 전극 접합체(membrane electrode assembly, MEA)를 적용함으로써 실제 순수한 수소의 생산이 가능한 전체 반응 셀(full-cell)과 MEA를 적층한 스택(stack)을 운영할 수 있다.
더구나 천이금속 계열의 OER 촉매와 HER 촉매를 이용하여 막 전극 접합체(membrane electrode assembly, MEA)를 적용함으로써 스테인리스 스틸 바이폴라 플레이트(Bipolar plate)는 부식에 강하고 제조 비용이 저렴한 장점이 있다.
나아가 100m2 활성 영역의 AEMWE 스택 및 최대 10bar의 수소 압력을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음이온 교환막 수전해 장치의 셀 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 단일 셀의 수전해 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 음이온 교환막 수전해 장치를 실제로 구현한 예를 나타내는 사진이다.
도 4는 도 1의 전극을 실제로 구현한 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 음이온 교환막 수전해 장치의 전기화학적 거동을 LSV 측정을 통하여 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 음이온 교환막 수전해 장치의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 도 1의 단일 셀의 수전해 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 음이온 교환막 수전해 장치를 실제로 구현한 예를 나타내는 사진이다.
도 4는 도 1의 전극을 실제로 구현한 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 음이온 교환막 수전해 장치의 전기화학적 거동을 LSV 측정을 통하여 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 음이온 교환막 수전해 장치의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서 본 발명의 기술적 사상을 명확화하기 위하여 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 도면들 중 실질적으로 동일한 기능구성을 갖는 구성요소들에 대하여는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들을 부여하였다. 설명의 편의를 위하여 필요한 경우에는 장치와 방법을 함께 서술하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음이온 교환막 수전해 장치의 셀 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 단일 셀의 수전해 흐름을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 1의 음이온 교환막 수전해 장치를 실제로 구현한 예를 나타내는 사진이고, 도 4는 도 1의 전극을 실제로 구현한 사진이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 음이온 교환막 수전해 장치는 음이온 교환막(110) 및 음이온 교환막 상의 전극 물질(121, 123)로서, 천이금속 계열의 다성분 재료를 포함할 수 있다. 여기서, 전극(121, 123)은 캐소드(121) 및 애노드(123) 중 어느 하나일 수 있다.
그리고, 천이금속 계열의 다성분 재료는 천이금속은 코발트(Co), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 구리(Cu) 또는 아연(Zn) 및 상기의 금속이 함유된 화합물 중에서 선택된 어느 하나 이상이며, 천이금속 소스는 CoSO4, CoCl2, Co(NO3) 2, NiSO4, NiCl2, Ni(NO3)2, FeSO4, FeCl2, Fe(NO3)2, CuSO4, CuCl2, Cu(NO3)2, CrSO4, CrCl2, Cr(NO3)2, MnSO4, MnCl2, Mn(NO3)2, ZnSO4, ZnCl2 또는 Zn(NO3)2 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것일 수 있다.
또한, 천이금속 계열의 다성분 재료는 금속, 다공성 재료, 폴리머 중 선택된 지지체를 포함할 수 있다.
바람직하게, 천이금속 계열의 다성분 재료는 NiFeS-Ti3C2/NF 및 CuCo2S4-WS2/NF 중 어느 하나일 수 있다. 즉, 전극(121, 123)은 알칼리 및 중성 pH에서 비귀금속재료로써 OER 및 HER 촉매를 적용하여 MEA(100)의 수소 크로스오버를 줄일 수 있다. 결국, OER 및 HER에 대한 NiFeS-Ti3C2/NF, CuCo2S4-WS2/NF의 전기 촉매 활성은 상용 Pt/C 및 RuO2 촉매의 활성을 능가하는 3개의 전극 시스템에서 HER 및 OER에 대한 효율적인 이중 기능 촉매 활성을 나타낼 수 있다.
또한, 전극(121, 123)은 다공성 수송층(porous transport layer, PTL)의 접촉 저항을 감소시키는 미세다공성층(microporous Layer, MPL)을 형성할 수 있다. 여기서, 미세다공성층은 기체확산층(gas diffusion layer, GDL)과 촉매층(catalyst layer, CL) 사이에 미세 탄소 입자로 이루어진 미세다공성층을 적층식으로 적용한 것을 의미할 수 있으며, 기체확산층(GDL) 내의 액상수분이동을 도와 기체의 확산능력 향상에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다.
실시예에서, 음이온 교환막 수전해 장치는 두 개의 전극(121, 123) 사이에 상용의 음이온 교환막을 개제하여 MEA(100)(5×5 cm2)를 제조하였다. 즉, 천이금속 계열의 다성분 재료인 촉매로 활성화된 니켈폼(NF)은 수전해 실험에서 캐소드와 애노드로 사용되었으며, 음이온 교환막(membrane)은 두 개의 NiFeS-Ti3C2 Mxene/NF 전극(121, 123) 사이에 개제하여 MEA(100)를 준비했다.
이후, 음이온 교환막 수전해 장치는 바이폴라 플레이트(bipolar plate)를 통해 반응물 및 생성물의 흐름로를 제공하였다. 또한, 단일 셀의 양단에는 엔드 플레이트(130)를 설치하였으며, 가스켓(테프론 core GR 05)을 구비하여 반응물/생성물 가스의 누설을 막도록 하였다.
셀의 온도는 외부 전열기를 통하여 조절하였다(50 내지 70℃). 일정 전위기(potentiostat)로 조절된 일정한 전류 밀도 하에서 셀을 운전하였다. 반응물(10wt% KOH)을 시린지 펌프를 통해 1mL/min의 속도 및 50℃의 예열 온도에서 캐소드측으로 주입하였다. 가스 생성율은 플로우미터를 사용하여 측정되었다.
한편, 음이온 교환막 수전해 장치는 양 측의 앤드 플레이드(130) 사이에 MEA(100)와 바이폴라 플레이트(미도시) 복수 개를 반복하여 적층함으로써 다중 스택을 형성할 수 있다. 이때, 바이폴라 플레이트는 스테인리스 스틸 바이폴라 플레이트를 적용함으로써, 부식에 강하고 제조 비용이 저렴한 장점을 가질 수 있다.
결과
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 음이온 교환막 수전해 장치의 전기화학적 거동을 LSV 측정을 통하여 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하면, X축은 전위(E/V)이고, Y축은 전류밀도(j/m Acm-2)를 나타낸다.
NiFeS-Ti3C2/NF 나노하이브리드의 HER 작용을 1.0 M KOH(10wt%) 용액에서 LSV로 조사했다.
| 소재 구조 | HER Overpotential (η) [mV] @ 10mA cm-2 | OER Overpotential (η) [mV] @ 10mA cm-2 | 비 고 |
| Pt/C | 60 w/38mV onset | - | 상용화 기존 귀금속 소재 |
| NiFeS-Ti3C2/NF | 80 w/45mV onset | 276 | 본 발명 nanohybrid 소재 구조 |
| IrO2 | - | >> 350 | 상용화 기존 귀금속 소재 |
| 5x5 cm-2 Cell size_Anode/Cathode; NiFeS-Ti3C2/NF | 10mA cm-2 @ 1.574 V, 50mA cm-2 @ 1.83 V | 본 발명 nanohybrid 소재 구조 |
|
[표 1]을 참조하면, NiFeS-Ti3C2/NF는 유리한 HER 활성을 나타내며 45mV의 낮은 시작과 함께 80mV의 더 낮은 과전위(η)에서 10mAcm-2의 전류 밀도를 획득했다. 이러한 결과는 60mV의 과전위만 필요한 Pt/C(38mV 시작)와 비교된다. 또한, NiFeS-Ti3C2/NF는 276mV의 OER 최저 과전위를 나타내고 IrO2를 능가하는 합리적으로 더 빠른 역학으로 10mAcm-2의 전류 밀도를 획득했다.
이로써, Ti3C2(티타늄카바이드 맥신)가 포함된 NiFeS는 NiFeS에 비해 효율적인 HER 활성을 나타낸다.
또한, NiFeS-Ti3C2/NF 캐소드 및 애노드를 적용한 음이온 교환막 수전해 장치는 1.574V의 현저히 낮은 셀 전위를 나타내어 10mAcm-2의 전류 밀도에 도달하고 최종적으로 인가된 전압은 1.83V이고 얻어진 전류밀도는 50 mAcm-2이다
한편, CuCo2S4-WS2 /NF, CuCo2S4/NF 및 WS2/NF 나노하이브리드의 HER 작용을 1.0 M KOH(10wt%) 용액에서 LSV로 조사했다.
| 소재 구조 | HER Overpotential (η) [mV] @ 20mA cm-2 | HER Overpotential (η) [mV] @ 50mA cm-2 | 비 고 |
| Pt/C | 274 | 448 | 상용화 기존 귀금속 소재 |
| CuCo2S4-WS2/NF | 202 | 299 | 본 발명 nanohybrid 소재 구조 |
| WS2/NF | 303 | 412 | 본 발명 nanohybrid 소재 구조 |
| CuCo2S4/NF | 207 | 306 | 본 발명 nanohybrid 소재 구조 |
[표 2]를 참조하면, WS2/NF(303/412mV), CuCo2S4/NF(207/306mV), CuCo2S4-WS2/NF(202/299mV)에 대해 과전위(η)는 20 내지 50mAcm-2가 관찰되었다.
상용 Pt/C 촉매(274mV@ 20mA cm-2/448mV @ 50mA cm-2)와 비교하였을 때 CuCo2S4-WS2/NF의 낮은 과전위(η)는 나노하이브리드의 더 큰 HER 작용을 시사하였다. 결국, WS2(이황화텅스텐)가 도핑된 CuCo2S4(CuCo2S4-WS2)는 고효율 수소 생산을 위한 매우 실현 가능한 이중 기능 전기화학 촉매 역할을 할 수 있다. 구체적으로 적절한 양의 WS2 나노입자가 표면에 부착된 안정적인 구조, 시너지 효과, 풍부한 활성 부위 및 큰 비표면적으로 인해 수소 생산을 위한 전기 촉매로서 10mA cm-2의 전류 밀도에서 73.6mV의 상당히 낮은 과전위(η)를 나타낼 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 음이온 교환막 수전해 장치의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 음이온 교환막 수전해 장치의 제조방법은 천이금속 계열의 다성분 재료를 1차 저온 반응 및 2차 고온 반응으로 반응온도를 2단계로 조절하여 전극 촉매로 합성하고 지지체에 결합할 수 있다(S210).
여기서, 천이금속 계열의 다성분 재료인 전극 물질을 제조하는 일예는 다음과 같다.
천이금속 다성분 재료는 금속, 다공성재료, 폴리머(polymer) 중 선택된 지지체를 전처리하여 세정하고, 1차 저온 반응 및 2차 고온 반응으로 반응온도를 2단계로 조절하여 전극 촉매로 합성하고 지지체에 결합하여 제조한다. 지지체의 일례로, 금속은 구리 또는 니켈을 사용할 수 있고, 다공성 재료는 니켈폼 또는 구리폼을 사용할 수 있다. 폴리머는 이온교환 수지를 사용할 수 있다. 여기서, 지지체는 전처리를 실시함으로써 지지체 표면의 불순물을 제거할 수 있다. 즉, 2단계 열수(hydrothermal)방법을 이용하여 천이금속 촉매를 제조한다. 1차 저온 반응 및 2차 고온 반응으로 반응온도를 2단계로 조절함으로써 천이금속 촉매를 제조할 수 있다. 이후, 나노폼(Ni foam)지지체에 전착법을 통해 천이금속 촉매를 결합함으로써 촉매 활성을 향상시킨 전극 물질을 제조한다.
그리고, 천이금속 계열의 다성분 재료인 전극 물질을 음이온 교환막과 접합한다(S220).
이에, 본 발명은 OER 촉매와 HER 촉매를 개발하고, 이를 막 전극 접합체(membrane electrode assembly, MEA)를 제작해 실제 순수한 수소의 생산이 가능한 전체 반응 셀(full-cell)과 MEA를 적층한 스택(stack)의 운영에 필요한 구성요소를 제공할 수 있다.
지금까지 본 발명에 대하여 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 중심으로 상세히 살펴보았다. 이러한 실시예들은 이 발명을 한정하려는 것이 아니라 예시적인 것에 불과하며, 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 전술한 설명이 아니라 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다. 비록 본 명세서에 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 개념을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 본 발명의 각 단계는 반드시 기재된 순서대로 수행되어야 할 필요는 없고, 병렬적, 선택적 또는 개별적으로 수행될 수 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 본질적인 기술사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 형태 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 균등물은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 구성요소를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100: 막전극 접합체
110: 음이온 교환막
121: 캐소드 123: 애노드
130: 앤드 플레이트
121: 캐소드 123: 애노드
130: 앤드 플레이트
Claims (9)
- 음이온 교환막; 및,
상기 음이온 교환막 상의 전극 물질로서, 천이금속 계열의 다성분 재료;를 포함하는 음이온 교환막 수전해 장치. - 제1항에 있어서,
상기 천이금속 계열의 다성분 재료는 코발트(Co), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 구리(Cu) 또는 아연(Zn) 및 상기의 금속이 함유된 화합물 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 음이온 교환막 수전해 장치. - 제2항에 있어서,
상기 천이금속 계열의 다성분 재료는 금속, 다공성 재료, 폴리머 중 선택된 지지체를 포함하는 것을 특징으로 하는 음이온 교환막 수전해 장치. - 제3항에 있어서,
상기 천이금속 계열의 다성분 재료는 NiFeS-Ti3C2/NF 및 CuCo2S4-WS2/NF 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 음이온 교환막 수전해 장치. - 제1항에 있어서,
상기 전극은 애노드 및 캐소드 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 음이온 교환막 수전해 장치. - 음이온 교환막 수전해 장치의 제조방법으로서,
천이금속 계열의 다성분 재료를 1차 저온 반응 및 2차 고온 반응으로 반응온도를 2단계로 조절하여 전극 촉매로 합성하고 지지체에 결합하는 단계; 및
상기 천이금속 계열의 다성분 재료를 음이온 교환막과 접합하는 단계;를 포함하는 음이온 교환막 수전해 장치의 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 천이금속 계열의 다성분 재료는 코발트(Co), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 구리(Cu) 또는 아연(Zn) 및 상기의 금속이 함유된 화합물 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 음이온 교환막 수전해 장치의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 천이금속 계열의 다성분 재료는 금속, 다공성 재료, 폴리머 중 어느 하나를 포함하는 지지체를 포함하는 것을 특징으로 하는 음이온 교환막 수전해 장치의 제조방법. - 제8항에 있어서,
상기 천이금속 계열의 다성분 재료는 NiFeS-Ti3C2/NF 및 CuCo2S4-WS2/NF 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 음이온 교환막 수전해 장치의 제조방법.
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| CN117904651A (zh) * | 2024-03-15 | 2024-04-19 | 西湖大学 | 一种应用于水分解催化的mea水分解装置及电沉积制备方法 |
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2022
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