• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.341-347
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• 2023

PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cells)에서 PtCo/C 합금 촉매가 성능이나 내구성에서 우수하여 많이 사용되고 있다. 그러나 높은 전압에서(1.0~1.5 V) 평가되는 촉매 지지체 내구성에 관한 연구는 별로 보고 되지 않았다. 본 연구에서는 PtCo/C 촉매와 Pt/C 촉매에 촉매 지지체 가속 열화 프로토콜을 적용한 후 내구성을 비교하였다. 1.0↔1.5V 전압 변화 사이클 반복 후에 촉매 비활성도(Mass activity)와 전기화학적 활성면적(ECSA), 전기이중층 용량(DLC), Pt 용해와 입자 성장 등을 분석하였다. 전압변화 2,000 사이클 후 PtCo/C 촉매는 Pt/C 촉매에 비해 0.9 V에서 촉매 무게당 전류밀도가 1.5배 이상 감소하였다. 이와 같은 결과는 PtCo/C 촉매의 카본지지체의 열화 속도가 Pt/C 촉매보다 높기 때문이었다. Pt/C 촉매는 PtCo/C 촉매보다 촉매층의 ECSA 감소가 1.5배 이상 높았지만 Pt/C 촉매의 카본 지지체 부식이 작아 I-V 성능 감소가 작았다. PtCo/C 촉매의 고전압 내구성 향상을 위해서는 카본 지지체 내구성 향상이 필수적임을 보였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.1-7
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• 2012

This study was performed to develop a low Pt content catalyst as a catalyst for HI decomposition in S-I process. Bimetallic catalysts added various amounts of Pt on a silica supported Ni catalyst were prepared by impregnation method. HI decomposition was carried out using a fixed bed reactor. As a result, Ni-Pt bimetallic catalyst showed enhanced catalytic activity compared with each monometallic catalyst. Deactivation of Ni-Pt catalyst was not observed while deactivation of Ni monometallic catalyst was rapidly occurred in HI decomposition. The HI conversion of Ni-Pt bimetallic catalyst was increased similar to Pt catalyst with increase of the reaction temperature over a temperature range 573K to 773K. From the TG analysis, it was shown that $NiI_2$ remained on the Ni(5.0)-Pt(0.5)/$SiO_2$ catalyst after the HI decomposition reaction was decomposed below 700K. It seems that small amount of Pt in bimetallic catalyst increase the decomposition of $NiI_2$ generated after the decomposition of HI. Consequently, it was considered that the activity of Ni-Pt bimetallic catalyst was kept during the HI decomposition reaction.

• 한국환경과학회지
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• 제18권10호
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• pp.1071-1077
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• 2009

A novel pretreatment technique was applied to the conventional Pt/alumina catalyst to prepare for the highly efficient catalyst for the preferential oxidation of carbon monoxide in hydrogen-rich condition. Their performance was investigated by selective CO oxidation reaction. CO conversion with the oxygen-treated Pt/Alumina catalyst increased remarkably especially at the low temperature below $100^{\circ}C$. This result is promising for the normal operation of the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) without CO poisoning of the anode catalyst. XRD analysis results showed that metallic Pt peaks were not observed for the oxygen-treated catalyst. This implies that well dispersed small Pt particles exist on the catalyst. This result was continued by high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) analysis. Consequently, it can be concluded that highly dispersed Pt nanoparticles could be prepared by the novel pretreatment technique and thus, CO conversion could be increased considerably especially at the low temperatures below $100^{\circ}C$.

• 한국대기환경학회지
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• 제14권5호
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• pp.443-454
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• 1998

Pt-V catalytic converter was installed on a heavy duty diesel engine and the characteristics of the emission reduction were tested using a engine dynamometer at various operating conditions. The emission reduction performance of Pt-V catalyst was also compared with that of a commercialized Pt catalyst currently being used in some of the heavy duty diesel engines in advanced countries. The effects of Pt-V and Pt catalysts on regulated and unregulated emissions were investigated using a 0.05 weight percent sulfur content fuel with an engine dynamometer Experiments for gaseous emissions (CO, HC and aldehyde) as well as particulate emissions (TPM, SOF and sulfate) have been conducted at several operating conditions such as T-7 mode, D-13 mode and S-13 mode before and after installing the Pt-V and Pt catalysts in the exhaust system. The emission reduction performance of Pt catalyst with respect to CO, HC, SOF, PAHs and aldehyde was found to be a little higher than that of Pt-V catalyst, but the Pt catalyst showed innate disadvantage of causing an increase of PM due to the sulfate formation via high SO2 conversion at high exhaust temperature, especially above 45$0^{\circ}C$.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.256-263
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• 2012

We studied the degradation phenomenon of Pt catalyst in PEMFC. We used the electron microscope analysis technique including the ultra-microtome pretreatment method, FEG-SEM and TEM analysis methods for analysis of Pt nanoparticles. The Pt catalyst degradation is observed not only in electrode site but also in membrane site. We investigated these various degradation phenomena. The cathode electrode layer thickness is reduced. The size of the catalyst is increased much larger than initial size in membrane site. The catalyst moved from electrode layer to the electrolyte membrane. The rounded shape of catalyst was changed to the polygon. As a result, we found that the catalyst degradation processes of migration and coarsening occurred by the followings mechanisms; (1) dissolution of Pt ; (2) diffusion of Pt ion ; (3) Pt ion chemical reduction in membrane; (4) Coarsening of Pt particles (Ostwald ripening) ; (5) polygon shape change of Pt by {111} plane growth.

• 에너지공학
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• 제7권1호
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• pp.35-43
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• 1998

본 연구에서는 Pt/C와 Pt-Ru/C 촉매를 이용하여 직접메탄올 연료전지용 연료극 전극을 제조하고 전극 및 메탄올 산화 특성에 대하여 고찰하였다. 전극은 SEM, TEM 및 열중량 분석을 통하여 특성을 조사하였다. 메탄올의 산화 특성은 1M CH3OH+1M H2SO4 용액에서 정전위/정전류계를 이용하여 반전지 시험 및 순환 전압-전류법으로 조사하였다. 연구결과를 통하여 메탄올 산화전극은 촉매층 내에 PTFE가 20w% 포함되었을 경우가 백금촉매의 이용률이 높고 우수한 성능을 보여 주었다. Pt-Ru/C 이원촉매는 Pt/C 촉매에 비하여 메탄올 산화특성이 우수하고 성능이 우수한 촉매임을 알 수 있었다. Pt/Ru/C와 Pt/C 촉매를 이용하여 제조한 전극의 메탄올 산화반응에 대한 활성화 에너지는 11.60 kJ/mol과 26.85 kJ/mol이었다.

• 공업화학
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• 제31권4호
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• pp.368-376
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• 2020

본 연구에서는 SO₂를 제어하기 위한 산화 촉매에서 platinum (Pt)을 활성금속으로 하는 촉매의 반응특성에 관한 분석을 수행하였다. Titania (TiO₂) 지지체에 다양한 precursor 형태의 Pt를 사용하여 Pt/TiO₂ 촉매를 제조하여 실험에 사용하였다. Pt/TiO₂ 상의 Pt²⁺ 또는 Pt⁴⁺와 같은 Pt valence state에 따른 SO₂ 산화의 성능 차이는 나타나지 않으며, PtCl_x과 같은 Pt chloride species는 전체적으로 SO₂ 산화 성능을 감소시킨다. 또한, XPS 분석을 수행하여 SO₂ 산화 반응 전/후의 촉매상의 valence state를 분석한 결과 SO₂ 산화반응 이후 lattice oxygen의 감소 및 surface chemisorbed oxygen의 증가를 확인할 수 있다. 따라서 Pt/TiO₂ 촉매의 SO₂의 산화 반응은 PtOx에 해당하는 lattice oxygen의 반응과 oxygen vacancy에 의한 산화-환원 반응이 진행되는 Mar-Van Krevelen 메커니즘이 주요한 SO₂ 산화 반응임을 판단할 수 있으며, 이러한 결과를 통하여 촉매 상에 존재하는 PtOx (Pt²⁺ 또는 Pt⁴⁺)의 oxygen species가 주요한 활성 site로 작용함을 확인할 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.188-190
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• 2007

The MEA with the catalyst layer containing PtRu black and 60 wt. %Pt/C as their anode and cathode catalysts. For find to effect of carbon support, the MEA with platinum black for cathode catalyst was fabricated. The performance of the MEA with the catalyst layer containing (PtRu black:60 wt.% Pt/C) as their anode and cathode catalyst has shown competitively higher value than the performance of the MEA with the catalyst layer containing (PtRu black:Pt black) as their anode and cathode catalyst.

• 전기화학회지
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• 제15권1호
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• pp.12-18
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• 2012

다양한 응용분야에서 활용될 수 있는 고체고분자연료전지의 경우 현재 상용화에 가장 큰 걸림돌이 되고 있는 것이 고가의 백금 촉매이다. 따라서 특히 최근 들어 산소환원반응에서 백금을 대체하는 물질을 개발하기 위한 연구가 전세계적으로 확산되고 있다. 그러나 촉매 개발 시 경제성 관점 외에 내구성도 고려해야 하는데, 이런 관점에서 백금과 유사한 물성과 활성이 기대되는 백금족 원소들이 한 대안이 될 것이다. 가장 백금과 유사한 물성, 활성을 나타내는 팔라듐과 칼코겐화물 형태의 루테늄이 지금까지 가장 많이 연구가 되었으며 상대적으로 이리듐, 로듐, 오스뮴은 산소환원 촉매로 많은 연구가 되지 않았다. RDE (rotating disk electrode)를 이용한 반쪽전지 실험이나 연료전지 MEA (membrane electrode assembly) 운전을 통하여 백금과 활성을 비교해보면 팔라듐 계열의 비백금 촉매가 가장 백금에 가까운 활성을 나타내고 있음을 알 수 있다. 이 논문에서는 각 백금족 원소들 기반의, 현재까지 문헌상으로 보고된 촉매조성들을 분석하여 비백금 산소환원 촉매 개발에 도움이 되고자 한다.

• 청정기술
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• 제22권2호
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• pp.82-88
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• 2016

코크에 의한 촉매의 불활성화는 산업현장에서 촉매가 사용되는 동안 매우 중요하다. 본 연구에서는 프로판 탈수소 반응을 위한 Pt-Sn 촉매에서 반응조건인 수소의 비율이 코크생성에 미치는 영향과 코크버닝에 의한 촉매 활성의 회복여부, 그리고 코크양에 따른 코크버닝 중의 백금소결여부, Pt-Sn-K 촉매에서 Sn의 함량이 코크생성과 불활성화에 미치는 영향을 확인하고자 하였다. Pt-Sn-K는 Pt와 Sn, K를 순차적으로 각각 θ-알루미나와 γ-알루미나에 담지 하여 제조하였다. 프로판 탈수소 반응은 먼저 반응물중의 수소비를 달리하여 620 ℃에서 수행한 후, 코크버닝을 통해 재생하고 다시 프로판 탈수소 성능을 비교하였다. 재생촉매의 B.E.T 분석과 코크분석, XRD (X-ray diffraction)와 같은 물리분석을 동시에 수행하였다. 촉매의 활성테스트와 특성분석을 통하여 반응물 상에서 수소의 비와 촉매의 Sn함량이 촉매표면의 코크 형성에 영향을 줄 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 과량의 코크는 Air 재생 과정에서의 백금입자의 소결을 일으키고 촉매의 활성을 저하시킬 수 있다.