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연료전지 전극 촉매와 고체 중합체 연료전지

전문가 제언: ○ 전이금속 원소와 칼코겐 원소를 함유하고 높은 활성을 가지는 연료전지 전극촉매가 제공됨으로써 값비싼 백금 촉매의 대체가 가능해졌고 칼코겐 원소를 함유하는 촉매는 4-전자 감소 성능의 관점에서 탁월하여 특허의 중요한 청구가 된다. 이로써 이 촉매는 좋은 촉매 설계에 유용한 성능 평가에 대한 지수가 될 수 있고 연료전지의 실질적이고 효율적인 촉매로 널리 사용될 수 있다고 판단된다.

○ 전이금속 원소와 칼코겐 원소를 함유하는 연료전지 전극촉매의 경우에 한 원소에 대한 다른 하나의 원소에 대한 배위수의 비율은 촉매의 산소 환원 성능에 밀접하게 관계가 있다는 것을 이 발명에서 확인하였다. 촉매 설계에 필요한 성능 평가를 위한 지수에 대한 배위수를 지정함으로써 이상의 문제를 해결할 수 있다는 것을 확인하였다. 이는 본 발명의 주요한 특허 청구로 우리도 이를 평가해야할 것으로 판단한다.

○ 최근 특허 문서에서는 백금(Pt) 촉매 대체 물질로서 적어도 하나의 전이금속과 칼코겐을 함유하는 전극촉매가 소개되었다. 전이금속으로는 Ru, 칼코겐으로는 S와 Se인데 Ru:Se의 분자 비율은 0.5:1에서 2.1의 범위에서 조절된다. 여기에서 소개한 칼코겐 원소를 함유하는 촉매는 4-전자 감소의 관점에서 성능이 탁월하고 이러한 촉매는 연료전지에의 적용에 적합하여 특허 청구로 산업에 직접적인 활용성이 넓다고 본다.

○ 최근 세계 특허에서 연료전지의 백금(Pt) 촉매 대체물질로서 Fe 또는 Ru와 같은 전이금속, 유기 전이금속 착물 및 S와 같은 칼코겐 원소가 소개되고 있다. 중합체 전기분해 연료전지에 사용되는 음극 촉매는 주로 백금 또는 백금-합금-기준의 비싼 귀금속 촉매가 일반적이다. 귀금속의 높은 비용 문제를 해결하기 위한 방법은 백금 함량을 줄이는 것이다. 전이금속과 칼코겐 원소를 함유한 연료전지 전극촉매는 가격과 성능 면에서 전망 있는 촉매로 우리도 대체 촉매의 개발이 시급해 보인다.

저자: TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA
자료유형: 특허정보