연료전지 및 물 전기분해용 3차원 나노프레임 고결정성 Pt-Ni 2원합금 촉매

전문가 제언

○ 참으로 먼 길을 돌아왔다. 본격적인 실용화는 사용하는 고가의 촉매량이 너무 많아 실현되지 못할 것이라는 연료전지자동차와 알칼리 물 분해를 현실적으로 보급시켜 줄 상대적으로 저가인 촉매를 찾아냈다. 콜럼버스의 달걀처럼 어초구니 없이 쉬운 것을 이제야 찾아냈다.

 

○ 3M의 M. K. Debe 등은 perylen red 결정질 유기위스커 표면에 planer magantron sputter로 Pt3Ni 촉매금속을 증착시킨 나노침상 구조의 NSTF(Nano-structured Thin Film) 촉매를 개발했다. ANL의 V. R. Stamenkov 등은 이를 400℃에서 2시간 열처리하여 백금결정면<111>이 노출되게 한 MSTF(Meso-Structured Thin Film) 촉매를 개발했다.

 

○ 캘리포니아 주립대학 버클리캠퍼스(UC Berkeley)의 P. Yang 그룹과 미국 아르곤국립연구소(Argonne National Laboratory)의 M. Markovic 및 V. R. Stamenkovic 그룹은 백금/니켈(Ni)의 나노입자를 올레일아민(oleylamine) 속에서 합성하여 얻어 진, 속이 빈 다면체인 PtNi3 나노다면체를 헥산(hexane)으로 희석시켜 실온에서 2주간 혹은 120℃에서 12시간을 방치하면 3차원 이원합금 Pt3Ni 나노프레임 촉매가 형성된다.

 

○ 이 촉매는 연료전지용 촉매로 널리 보급 사용되고 있는 카본담지 백금촉매와 비교하여 36배의 질량비활성(mass activity)과 22배의 비활성도(specific activity)를 보였다. 알칼리 물 분해용 촉매활성으로는 수 10배의 활성도를 나타냈다. 또한 10.000사이클의 전기화학적 반복시험에서도 성능저하를 보이지 않았다.

○ 3M과 GM은 3차원 나노프레임 2원 합금촉매 개발에 깊이 관여되어 있다. 2014년 말에 Toyota는 고급승용차 가격대인 70,000$로 세단형 연료전지자동차를 일본의 4대 도시권과 미국 캘리포니아 주 등에서 시판한다. 현대의 연료전지자동차는 100,000$이 넘는 것으로 알려져 있다. 이들과의 가격경쟁력 확보대책을 정부와 함께 강구해야 한다.

저자

C. Chen, et al.,

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2014

권(호)

343()

잡지명

SCIENCE

과학기술
표준분류

에너지

페이지

1339~1343

분석자

조*

분석물

• 연료전지 및 물 전기분해용 3차원 나노프레임 고결정성 Pt-Ni 2원합금 촉매.pdf [344,641 byte]

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