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연료 전지 전극을 위한 나노와이어 지지 촉매

전문가 제언: ○ 금속 산화물 나노와이어와 탄소-코팅한 금속 나노와이어는 백금 금속 그룹 촉매와 같은 값비싼 촉매물질의 입자를 위한 지지물로서 매우 효과적이다. 이러한 지지물질을 사용한 촉매는 특히 수소/산소 연료전지에서 양자 교환 막에서 전극에서 매우 유요하게 응용된다. 특히 주석 산화물 나노와이어는 탄소 종이의 탄소 섬유에서 형성되고 백금 나노입자는 주석 산화물 나노와이어에 침적되는 실증을 보여주고 있다.

○ 나노와이어는 길이로 1-100nm 범위의 직경을 가지고 있다. 이 나노와이어 지지 그룹에서 주석 산화물, 티타늄 산화물, 텅스텐 촉매 입자는 전극에서 효과적으로 나타나는 필요한 삼-상 영역 반응 자리로부터 차단되어 비싼 백금 재료의 사용량이 크게 감소된다. 그러므로 가격이 비싼 촉매 물질의 더 효율적인 이용을 제공하는 표면 성격을 가진 다른 촉매 지지물질의 확인과 제조는 매우 큰 발명의 성과로 보인다.

○ 촉매에서 가장 중요한 소재는 백금이며 자원적인 제한 때문에 이의 사용량의 저감과 보다 우수한 소재의 개발은 매우 중요하다. 그동안의 연구경향은 백금에서 Pt-Ru의 2원 촉매로 상당히 진전된 촉매 활성을 보였고 백금 양의 절감과 가격저하를 이루고 있다. 본 발명은 카본지지제를 기본으로 한 제3의 원소를 가하면서 성능향상을 기하는 대체적으로 경제성이 있는 탄소-코팅된 Sn 나노와이어에 그 특징이 있다고 믿는다.

○ 양 전극에 사용되는 전극 촉매로는 백금이 가장 대표적이다. 백금 전극 상에서 수소의 산화반응은 빠른 반면, 또 다른 백금 전극 상에서의 산소 환원반응은 수소의 그것에 비해 느려서 연료전지의 효율을 낮춘다. 특히 전극의 백금 충전을 줄이는 노력이 필요하다. 특히 현재 카본나노튜브로 가스 확산 층이 개발되고 있으며, 금속산화물과 같은 탄소 코팅한 금속 나노와이어 혼합하는 기술이 매우 유용한 것으로 판단된다.

저자: Sun. Xueliang, Saha. Madhu.S, Li. Ruying
자료유형: 특허정보