고체고분자형 연료전지용 산화물계 비귀금속 산소환원 촉매의 개발

전문가 제언

○ 고체고분자형 연료전지는 차세대 발전시스템으로서 큰 기대가 되고 있으며 타 형식의 연료전지와 비교하여 동작온도가 낮고 콤팩트한 이점이 있어 가정용, 자동차용 전원으로서 유망 시 되고 있다.

 

○ 전극은 전기화학적 반응을 촉진하기 위한 촉매와 고체전해질 혼합체가 일반적으로 적용되고 있다. 전극을 구성하는 촉매로서 귀금속, 특히 백금을 담지한 백금촉매가 종래부터 널리 사용되고 있다.

 

○ 최근 촉매의 코스트 저감을 위해 백금사용량을 저감하면서 촉매활성을 확보하기 위해 백금 이외의 금속과의 합금을 적용하는 합금촉매 연구가 증가하고 있다. 특히 백금과 코발트의 합금을 적용하는 합금촉매에 대한 검토가 증가하고 있다. 백금과 코발트의 합금을 촉매입자로 하는 Pt-Co 촉매는 백금사용량을 저감하면서도 백금촉매 이상의 활성을 발휘할 수 있는 것으로 알려지고 있다. 또한 Pt-Co 촉매를 더 개량하기 위해 제3의 합금원소를 합금화하는 3원계 합금촉매도 개발되고 있다.

 

○ 이 논문은 고체고분자형 연료전지에 있어서 산화물계 산소환원 촉매의 설계지침, 활성을 높이기 위해 탄질화물을 사용하는 원리의 실증, 유기금속착체를 이용하는 고활성화, 산화물계 촉매의 고내구성 실증에 대하여 기술하고 있다. 특이한 점은 티탄, 지르코늄, 니오븀, 탄탈과 같이 밸브금속이라 부르는 4족과 5족 원소로 된 전이금속을 사용하는 것이다. 이들 전이금속은 절연체이므로 전극촉매로서 사용하기 어렵기 때문에 산화물로부터 산소를 빼내거나 불순물을 도포시킴으로써 산소분자가 흡착하여 산소환원반응을 시작하는 산소흡착점을 만들고 산소분자에 전자를 공급하는 전자전도 통로를 형성하는 것이 가능하다고 판단된다.

 

○ 국내 현황을 보면, 한국과학기술원 연료전지연구센터에서 백금의 사용량을 절반 이하로 줄이는 고성능, 고내구성 촉매를 개발하였으며 울산과학기술원, 생산기술연구원 및 대학에서 고효율 비귀금속 전극촉매를 개발하고 있다. 본 논문에서 소개하고 있는 산화물에서 산소원자를 빼냄으로써 산소흡착점을 만드는 비귀금속 전극촉매에 대해서도 연구할 필요가 있다.

저자

Ishihara Akimitsu

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2014

권(호)

62(6)

잡지명

工業材料

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

43~48

분석자

서*석

분석물

• 고체고분자형 연료전지용 산화물계 비귀금속 산소환원 촉매의 개발.pdf [360,375 byte]

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