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나노 차수의 형상 배열제어에 의한 고성능 전극촉매의 개발

전문가 제언: ○ 우리나라에서 고체고분자형 연료전지에 대한 연구는 1990년대 후반 대학 및 연구소에서 수입 백금전극 촉매를 사용하여 연료전지를 개발하기 시작하였다. 지금은 백금 유지량이 40wt%의 것을 사용하고 있어서 본 연구에서 검토하고 있는 10wt% 정도까지 함량을 감소시키기 위해서는 많은 노력이 필요하다. 앞으로 백금 유지량을 감소시키기 위해서는 나노기술에 의한 초 미립자화로 재료의 형상을 균일하게 하거나 재료를 규칙적으로 배열시키는 새로운 기술이 개발되어야 한다. 국내에서는 전극촉매를 유지시키면서 귀금속 량을 저감시키는 연구 등이 전혀 수행되고 있지 않아서 이에 대한 연구가 요구된다.

○ 나노 크기의 금속을 유지체로 한 전극촉매는 입자 지름을 제어하여 백금 초미립자를 만들어 이를 임의의 간격에서 전극 상으로 2차원 배열을 시킴으로써 전기화학적 특성을 나타내도록 하고 있다. 그리고 금속 단일 원자는 산소 환원에 의해 2차원 재료일지라도 원자가 집합하게 됨으로써 금속적인 촉매작용을 하게 된다.

– 또한 내부에 매몰된 원자일지라도 촉매성능을 발휘할 수 있도록 전극 촉매를 만들어 귀금속량을 최소화하는 기술 또한 필요하다. 앞으로 귀금속량의 저감을 위해서는 다른 형상의 백금 미립자 합성법이나 형상과 크기에 따른 전극촉매 성능향상 연구도 기대된다.

○ PEFC의 보급 및 실용화를 위해서는 비용절감이 필요하므로 귀금속 촉매 사용량을 줄이는 것이 중요하다. 즉 전극촉매 성능을 떨어뜨리지 않으면서 귀금속 사용량을 감소시켜야 한다. 그리고 전극의 경우 전극 표면으로부터 일정거리 내에 평면확산 층을 형성시켜서 실제로 전극이 없는 부분을 포함한 모든 면에서 전기화학 반응이 일어나는 것과 같은 전류량을 얻는 것이 중요하다.

– 본 연구결과에서 보호제로 폴리아크릴산 나트륨과 요드화나트륨(NaI)이 존재하는 수용액에 K2PtCl4를 용해하여, 수소 환원에 의해 입방체 상에 Pt 입자를 만들었을 때 입방체 표면 모두가 전극촉매 활성이 높았다는 것은 주목할 만하다.

저자: NSST
자료유형: 학술정보