• 전기화학회지
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• 제17권2호
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• pp.124-129
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• 2014

본 논문에서는 리튬/공기 이차전지의 공기전극에 사용될 수 있는 카본미소구체/$Fe_3O_4$ 나노복합체의 합성과 전기화학적 특성에 대해 보고하고 있다. 산화물 촉매 중 하나인 $Fe_3O_4$의 부족한 전도성을 보완하기 위해 카본미소구체와 복합화를 시도하였고 그 결과 카본미소구체 표면에 수 nm 크기의 $Fe_3O_4$를 균일하게 분산시켜 복합화 할 수 있었다. 이와 같이 미세하게 분산된 산화물 촉매와 카본과의 결합은 촉매의 비표면적을 넓히고 카본과 촉매와의 접촉면을 넓혀 전도성을 높임으로서 높은 촉매 활성을 기대할 수 있다. 카본미소구체/$Fe_3O_4$ 나노복합체를 이용하여 만든 전극은 카본미소구체를 사용한 전극에 비해 낮은 과전압과 상대적으로 안정한 사이클 특성을 관찰할 수 있었다.

• 청정기술
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• 제18권4호
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• pp.432-439
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• 2012

백금(Pt)과 루테늄(Ru)의 조성비가 일산화탄소(CO) 산화반응에 미치는 영향을 조사하고자 탄소를 지지체(support)로 사용한 20 wt% 백금과 백금-루테늄 시리즈 촉매(Pt : Ru = 7 : 3, 5 : 5, 3 : 7)를 콜로이드 방법(colloidal method)으로 합성하였다. 다양한 물리 화학적 분석장비인 투과전자현미경(transmission electron microscopy, TEM)과 X-선 회절(X-ray diffraction, XRD), 에너지 분산형 X-선 분석기(energy dispersive X-ray spectroscopy, EDS)를 이용하여 구조 화학적 특성을 분석하고, X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)을 통해 전자적 특성 변화를 확인하였다. 더불어 일산화탄소 벗김 전압전류실험(CO stripping voltammetry)을 이용하여 전기화학적 거동을 분석하였다. 합성된 촉매들 중 $Pt_5Ru_5/C$가 가장 낮은 개시 전위(vs. Ag/AgCl)와 가장 큰 일산화탄소의 전기화학적 활성화 표면적(CO EAS) 값을 나타냈으며 이를 통해 $Pt_5Ru_5/C$이 일산화탄소의 전기화학적 산화반응에 있어 가장 효과적인 촉매임을 확인하였다. $Pt_5Ru_5/C$의 격자상수 변화를 통한 구조적 특성변화 및 백금 d-밴드의 페르미 레벨 변화를 통한 전자적 특성변화 그리고 이작용기(bifunctional)의 효과가 일산화탄소의 전기화학적 산화반응에 대한 활성을 증진시켰다고 사료된다.

• 대한화학회지
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• 제35권6호
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• pp.689-698
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• 1991

산소가 포화된 DMF 용매에서 다섯자리 Schiff base cobalt(Ⅱ) 착물들의 균일 산화촉매에 의한 2,6-di-tert-butylphenol의 산화주생성물은 2,6-di-tert-butylbenzoquinone(BQ)이고, 이들 균일 활성촉매는 DMSO와 pyridine 용매에서 PVT법에 의한 $O_2$/Co 몰결합비가 1:1인 superoxo형인 [Co(Ⅲ)(sal-DET)]$O_2$와 [Co(Ⅲ)(sal-DPT)]$O_2$이나 DMF 용매에서는 1:1.52이고 고체상태에서는 1:2인 ${\mu}$-peroxo형으로 주어진다. 또한 0.1M TEAP-DMSO와 0.1 M TEAP-Py의 지지전해질 용액에서 유리질 탄소전극을 사용한 순한전압전류법과 DPP법에 의한 superoxo형인 균일산화 활성 촉매들의 전기화학적 특성은 $O_2$-의 prewave을 포함한 네단계 환원과정으로 일어난다.

• 접착 및 계면
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• 제22권1호
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• pp.1-7
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• 2021

신재생 에너지 발전을 통한 안정적인 전력 공급을 위해 대용량 에너지 저장 장치의 중요성이 최근 부각되고 있다. 이러한 관점에서 차세대 이차 전지인 Na-air battery (NAB)는 풍부하고 저렴한 원재료를 통해 대용량을 구현할 수 있어 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 Hybrid type Na-air battery를 위한 활성탄 기반 촉매들을 제조하여 이들의 특성을 비교 분석하였다. 특히, 자원 재활용의 관점에서 버려진 오렌지 껍질을 사용하여 활성탄(Orange-C)과 이를 질소를 이용하여 도핑한 활성탄(N-doped-Carbon, Nd-C)을 제조하였으며, 널리 사용되고 있는 Vulcan카본과 성능을 비교하였다. 또한, 제조한 활성탄(Nd-C)이 지지 촉매로 활용 가능한지 확인하기 위해 수정된 폴리올법을 사용하여 Pt/C 촉매(homemade-Pt/C, HM-Pt/C)를 합성하였으며, 상용화된 Pt/C 촉매(Commercial Pt/C)와 전기화학적 성능을 비교하였다. 제조된 Orange-C와 Nd-C는 전형적인 H3 타입 BET isotherm을 보였으며, 이는 마이크로 기공과 메조기공이 존재한다는 증거이다. 또한, HM-Pt/C의 경우, 활성탄(Nd-C) 지지 촉매 위에 Pt 입자가 고르게 분포하고 있음을 TEM 분석을 통해 확인할 수 있었다. 특히, HM-Pt/C 기반의 NAB의 경우, 1st galvanostatic charge-discharge 시험에서 가장 작은 Voltage gap (0.224V)과 우수한 Voltage efficiency (92.34%)를 보였다. 또한, 20사이클 동안 진행한 사이클 성능 시험에서도 가장 안정적인 성능을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.189-195
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• 2023

PEMFC(고분자 전해질 막 연료전지) cathode 촉매로 Pt-Co/C가 내구성 향상 때문에 최근에 많이 사용되는 추세이다. 연료전지에서 전극과 전해질은 상호 간에 성능과 내구성 면에서 밀접하게 영향을 준다. Pt/C 전극 촉매에서 Pt-Co/C로 대체되었을 때 고분자 전해질막의 전기화학적 내구성에 미치는 영향에 대해서 연구하였다. PEMFC 고분자막의 전기화학적 가속 열화 과정에서 Pt-Co/C MEA(막전극접합체)의 내구성이 Pt/C MEA 내구성보다 높았다. FER (불소유출속도)와 수소투과도를 분석한 결과 Pt-Co/C MEA의 고분자막 열화속도가 Pt/C MEA보다 낮음을 보였다. OCV(개회로전압) holding 과정에서 Pt-Co/C 전극의 활성면적 감소속도가 Pt/C 전극보다 낮고, 고분자막에 석출되는 Pt 양도 Pt-Co/C MEA가 Pt/C MEA보다 작았다. 고분자막 내부의 Pt는 라디칼을 생성해서 고분자막을 열화시킴으로 Pt 석출 속도가 높은 Pt/C MEA의 고분자막 열화속도가 높게 나타났다. Pt-Co/C 촉매를 사용하면 전극 내구성도 향상되고, 고분자막에 석출되는 Pt양도 감소해서 고분자막의 전기화학적 내구성을 향상시켰다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권4호
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• pp.727-731
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• 2008

계면활성제(P123)를 주형물질로 사용하여 메조포러스 구조의 Pt-Au 합금박막을 전기화학적 증착법에 의해 ITO가 코팅된 유리 위에 합성하였다. 전해질은 각각 10 mM의 $H_2PtCl_6$와 $HAuCl_4$의 혼합용액에 일정량의 계면활성제를 첨가하여 사용하였다. TEM(Transmission Electron Microscopy) 분석을 통하여 기공구조를 확인하였고, SEM(Scanning Electron Microscopy) 분석을 통하여 합성된 박막의 표면입자의 형태를 확인하였다. 합성된 메조포러스 구조의 Pt-Au 합금박막의 입자 함량비는 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) 분석으로 조사하였다. 메탄올 산화에 대한 전기화학적 촉매활성과 박막의 안정성을 평가한 결과 메조포러스 구조일 때, 넓은 표면적으로 인해 산화전류밀도가 월등히 증가함을 알 수 있었으며, 순수한 Pt박막과 비교하였을 때 소량의 Au입자의 첨가로 촉매적 안정성이 향상됨을 확인하였다.

• 대한화학회지
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• 제34권6호
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• pp.569-581
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• 1990

DMF 용매에서 산소 첨가된 네자리 Schiff base cobalt(III)의 균일 촉매에 의하여 2,6-di-tert-butylphenol의 산화 주생성물인 2,6-ditert-butylbenzoquinone (BQ)일 때에는 O$_2$/Co몰 결합비가 1:1인 superoxo cobalt(III) 착물 곧 [Co(III)(Schiff base)(L)]$O_2$ (Schiff base; SED, SOPD and o-BSDT, L; DMF and Py)들의 활성촉매에 의하여 생긴다. 또, 산화생성물인 3,3',5,5'-tetra-tert-butyldiphenoquinone (DPQ)은 $O_2$/Co의 몰비가 1:2인 $\mu$-peroxo cobalt(III) 착물인 [Co(III)(SND)(L)]$_2$O$_2$ (L; DMF 및 Py)의 활성촉매에 의하여 생성된다. 이들 균일 활성촉매인 superoxo 및 $\mu$-peroxo cobalt(III) 착물들의 확인은 DMF나 DMSO 용매에서는 어렵다. 그러나 pyridine 용매에서는 산소흡착에 의한 PVT 법과 0.1 M TEAP의 지지전해질과 유리질 탄소전극을 사용한 순환 전압전류법으로 1:1 oxygen adduct인 superoxo 착물들은 $O_2$-의 prewave가 없는 3단계 환원과정으로만 일어나는 것으로 확인할 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제16권1호
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• pp.52-58
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• 2013

고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC) 상용화를 위해 해결해야 할 과제 중의 하나인 가격 저감을 이루기 위한 방법으로 백금 촉매를 대신할 비귀금속(non-precious metal) 촉매 제조에 관한 연구를 수행하였다. 비귀금속 촉매의 합성은 산소환원반응(oxygen reduction reaction, ORR)의 활성점으로 알려져 있는 코발트-질소(Co-N) 결합을 형성하기 위해 질소를 포함하는 폴리아닐린(PANI)과 코발트염(Co precursor), 그리고 카본 블랙(C)을 일정한 비율대로 혼합한 후 특별한 열처리 과정 없이 단순한 화학적 환원법에 제조되었다. 제조된 Co-PANI-C 복합 촉매의 구조 분석을 위해 X-선 회절분석(X-ray diffraction, XRD)과 열중량분석(thermogravimetric analysis, TGA)을 실시하였고, ORR에 대한 활성을 평가하기 위해 rotating disk electrode(RDE) 및 rotating ring disk electrode(RRDE) 측정을 수행하였다. 그 결과 Co-PANI-C 복합 촉매는 ORR반응에 대한 개시 전압은 백금 촉매보다 60 mV 밖에 낮지 않은 값을 보였지만, 반응에 의해 발생되는 환원 전류는 여전히 백금 촉매보다 낮은 값을 보였다. 이 밖에도 전극 회전 속도에 따른 ORR 특성 변화, 전압 사이클 회수에 따른 내구성 변화, 연료전지 적용 시 성능 변화에 대해 논의할 것이다.

• 전기화학회지
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• 제12권3호
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• pp.282-286
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• 2009

MWNT(CNTs)를 지지체로 촉매를 합성하고 특성평가를 진행하였다. $Pt/Au/TiO_2$는 CNTs(cabon 나노 튜브) 탄소 지지체에 첨가되어 직접 메탄올 연료 전지의 성능을 개선하였다. XRD와 SEM을 통해 아나타제 $TiO_2$와 Pt/Au를 확인하였고 각각의 입자 사이즈는 200 nm와 20${\sim}$25 nm 이다. 혼성 촉매의 활성은 CV를 통해 측정되었으며 제조된 촉매는 연료전지 이용에 유망하다.

• 전기화학회지
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• 제6권1호
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• pp.18-22
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• 2003

직접 메탄을 연료전지(DMFC)의 산화극 제조 변수들에 따른 단위전지의 성능변화 관찰 및 특성분석을 수행하였다. 촉매층에서의 이온 전도도에 영향을 주는 이오노머의 양과, 이오노머와 촉매의 결합구조를 결정하는 촉매 슬러리의 용매를 변수로 하였다 전체 이오노머의 비가 0.6일 때 최고 성능을 보였으며 분극 저항도 가장 작게 나타났다. 전기화학적 활성면적도 이오노머가 늘어날수록 증가하였다. 극성이 작은 용매일수록 이오노머가 잘 용해되지 않아 촉매 응집체의 크기가 커졌다 기존의 물이나 알코올 종류의 용매들에 비해 극성이 낮은 DPK $(\varepsilon=12.60)$를 사용하여 제조한 전극이 가장 높은 성능을 보였으며 낮은 분극 저항 값을 가졌다.