• 제목/요약/키워드: PtSn/C

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직접 에탄올 연료전지용 백금합금촉매의 합성과 특성분석 (Synthesis and Characterization of Pt based Alloy Catalysts for Direct Ethanol Fuel Cell)

  • 김이영;김수길;한종희;김한성
    • 전기화학회지
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    • 제11권2호
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    • pp.109-114
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    • 2008
  • 에탄올이 이산화탄소가 생성되는 경로로 반응할 경우 12개의 전자를 발생시키게 되지만 실제로는 두 개의 탄소 원자사이의 결합력 때문에 완전 산화시키는 것이 쉽지 않다. 따라서 고성능 에탄을 산화촉매의 개발은 에탄을 연료전지 실용화에 필수적이다. 본 연구는 Pt에 Sn, Au을 첨가하여 이원계, 삼원계 촉매를 제조하여 에탄올에서의 활성과 촉매의 특성에 대한 분석을 수행하였다. 촉매합성은 modified polyol 방법을 이용하였으며 Vulcan XC-72R 담지체를 사용하여 20 wt%로 담지하였다. PtSn/c 합금촉매는 Pt : Sn의 비율이 1 : 0, 4 : 1, 3 : 1, 2 : 1, 1.5 : 1, 1 : 1, 1 : 1.5으로 합성하였으며, PtSnAu/C 합금촉매는 Pt : Sn : Au의 비율을 5 : 5 : 0, 5 : 4 : 1, 5 : 3 : 2, 5 : 2 : 3으로 합성하였다. 촉매특성은 XRD, TEM 분석을 통해 분석한 결과 $1.9{\sim}2.4\;nm$ 정도의 입자의 크기와 면심입방구조의 구조를 가지는 것으로 확인하였다. 에탄올 산화에 대한 합금촉매의 활성은 순환전류전압법으로 실험하였고, 그 중 가장 높은 성능을 가진 PtSn(1.5 : 1)/C와 PtSnAu(5 : 2 : 3)/C 합금촉매를 단위전지 성능평가륵 통해 실제 연료전지 구동환경에서 촉매의 활성을 측정하였다. 그 결과 에탄을 산화에 가장 높은 성능을 나타낸 촉매는 PtSn/c(1.5 : 1)이었고, 촉매의 안정성은 PtSnAu/C(5 : 2 : 3)에서 높게 나타났다.

열산화법으로 형성한 $Pt-SnO_{2-x}$ 박막소자의 CO 가스 감지특성 (CO Sensing Characteristics of $Pt-SnO_{2-x}$ Thin Film Devices Fabricated by Thermal Oxidation)

  • 심창현;박효덕;이재현;이덕동
    • 센서학회지
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    • 제1권2호
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    • pp.117-123
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    • 1992
  • 적층구조의 Pt-Sn 박막을 히터 위에서 열산화하여 $Pt-SnO_{2-x}$ 박막형 CO 가스감지소자를 제조하였다. 열증착법으로 증착된 Sn의 두께는 $4000{\AA}$이었으며 그 위에 D.C. sputtering법으로 증착된 Pt의 두께는 $14{\AA}{\sim}71{\AA}$ 이었다. XRD 분석에서 $Pt-SnO_{2-x}$ 박막은 $200{\AA}$ 정도의 입경과 주방향성이 (110)인 $(SnO_{2}){\cdot}6T$ 결정상을 보였다. $Pt-SnO_{2-x}$ 박막소자(Pt 두께 : $43{\AA}$)는 6000 ppm의 CO에 대해 80% 정도의 감도와 CO에 대해 높은 선택도를 나타내었다. 그리고 CO에 고감도를 갖는 $Pt-SnO_{2-x}$ 박막소자의 열산화 온도와 동작온도가 각각 $500^{\circ}C$$200^{\circ}C$이었다.

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Investigation of Nanometals (Ni and Sn) in Platinum-Based Ternary Electrocatalysts for Ethanol Electro-oxidation in Membraneless Fuel Cells

  • Ponmani, K.;Kiruthika, S.;Muthukumaran, B.
    • Journal of Electrochemical Science and Technology
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    • 제6권3호
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    • pp.95-105
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    • 2015
  • In the present work, Carbon supported Pt100, Pt80Sn20, Pt80Ni20 and Pt80Sn10Ni10 electrocatalysts with different atomic ratios were prepared by ethylene glycol-reduction method to study the electro-oxidation of ethanol in membraneless fuel cell. The electrocatalysts were characterized in terms of structure, morphology and composition by using XRD, TEM and EDX techniques. Transmission electron microscopy measurements revealed a decrease in the mean particle size of the catalysts for the ternary compositions. The electrocatalytic activities of Pt100/C, Pt80Sn20/C, Pt80Ni20/C and Pt80Sn10Ni10/C catalysts for ethanol oxidation in an acid medium were investigated by cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometry (CA). The electrochemical results showed that addition of Ni to Pt/C and Pt-Sn/C catalysts significantly shifted the onset of ethanol and CO oxidations toward lower potentials. The single membraneless ethanol fuel cell performances of the Pt80Sn10Ni10/C, Pt80Sn20/C and Pt80Ni20/C anode catalysts were evaluated at room temperature. Among the catalysts investigated, the power density obtained for Pt80Sn10Ni10/C (37.77 mW/cm2 ) catalyst was higher than that of Pt80Sn20/C (22.89 mW/cm2 ) and Pt80Ni20/C (16.77 mW/ cm2 ), using 1.0 M ethanol + 0.5 M H2SO4 as anode feed and 0.1 M sodium percarbonate + 0.5 M H2SO4 as cathode feed.

함침 방법의 차이에 따른 Pd, Pt-$SnO_2$의 프로판 가스 감응성 변화 (C3H8 Gas Sensitivity of Pd, Pt-$SnO_2$ Gas Sensor with Varying Impregnation Method)

  • 이종흔;박순자
    • 한국세라믹학회지
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    • 제27권5호
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    • pp.638-644
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    • 1990
  • The C3H8 gas sensitivities of SnO2, Pd-SnO2, Pt-SnO2 gas sensor are looked over with the impregnation method of PdCl2, H2PtCl6 solution on SnO2. The Cl- ion due to incomplete decomposition of PdCl2 at 80$0^{\circ}C$ for 30 min decrease the C3H8 gas sensitivity of SnO2, and the sensitivity is increased by the impreganation of H2PtCl6 solution on SnO2 because of its lower decomposition temperature compared with PdCl2. The C3H8 gas sensitivities of Pd-SnO2, Pt-SnO2 impregnated slightly after 1st sintering are larger than that of pure SnO2 sensor because very small amount of Cl- ion exist in sample due to smaller amount of impregnaiton.

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시효처리에 따른 Cu를 포함하는 Sn계 무연솔더와 백금층 사이의 금속간화합물 성장 (Intermetallic Compounds Growth in the Interface between Sn-based Solders and Pt During Aging)

  • 김태현;김영호
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제11권3호
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    • pp.23-30
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    • 2004
  • 무연솔더 $Sn0.7wt{\%}Cu,\;Sn3.8wt{\%}Ag0.7wt{\%}Cu$ 솔더와 Pt층의 시효처리에 따른 계면반응에 대한 연구를 수행하였다. $250^{\circ}C$에서 30 초간 리플로한 $Sn3.8wt{\%}Ag0.7wt{\%}Cu/Pt$시편과, $260^{\circ}C$에서 30초간 리플로한 $Sn0.7wt{\%}Cu/Pt$ 시편을 이용하여 125, 150, $170^{\circ}C$에서 25-121 시간동안시효처리 하였다. 시효처리 온도와 시간에 따른 계면 금속간화합물의 두께 및 형상변화를 주사전자현미경 (scanning electron microscopy, SEM), energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS) 및 x-ray diffractometry (XRD)를 이용하여 분석하였다. 분석 결과 계면에서 $PtSn_4,\;PtSn_2$가 발견되었고, 이런 금속간화합물 성장은 확산에 의해 지배됨을 발견하였다. 시효처리 온도와 시간에 따른 금속간화합물의 두께 변화를 이용하여 각 솔더에서의 계면 금속간화합물의 생성 활성화 에너지를 구해본 결과 $Sn3.8wt{\%}Ag0.7wt{\%}Cu/Pt$는 145.3 kJ/mol, $Sn0.7wt{\%}Cu/Pt$는 165.1 kJ/mol의 값을 가지고 있었다.

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SiC 쇼트키 장벽 다이오드를 이용한 CO 가스 감지 특성에 관한 연구 (A study on CO gas sensing characteristics using SiC Schottky diodes)

  • 김창교;노일호;조남인;유홍진;기창진
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제5권1호
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    • pp.83-86
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    • 2004
  • 고온용 마이크로 전자소자를 이용한 일산화탄소 가스센서를 개발하였다. 100-300℃의 영역에서 가스 감지 특성을 조사하였다. 센서의 가스 감도는 높고, 감지속도는 빠르고 센서는 재현성을 보여 주었다. Pt-SiC 및 Pt-SnO₂ 다이오드는 표준 반도체 공정을 이용하여 제작하였다. CO 가스 감지 특성은 정상상태 및 과도 상태의 조건아래에서 Ⅰ-Ⅴ 및 △Ⅰ-t법을 이용하여 CO 가스 농도와 온도의 함수로서 분석하였다. Pt-SnO₂촉매 층을 갖는 소자의 가스 감도가 Pt 게이트만으로 이루어진 소자보다 높았다. 실험 결과는 SnO₂층이 Pt막의 촉매 반응을 향상시키는 것을 보여주었다.

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Pt/$SnO_2$복합체 박막의 CO 가스감지특성 (Sensing Characteristics of Thin Pt/$SnO_2$Composite Film to CO Gas)

  • 김동현;이상훈;송호근;김광호
    • 한국세라믹학회지
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    • 제37권12호
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    • pp.1135-1139
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    • 2000
  • 본 연구에서는 Pt/Sn $O_2$박막의 CO 감지특성을 향상시키기 위하여 표면 형상을 제어하였다. Pt/Sn $O_2$계 박막센서의 최적 동작온도는 175$^{\circ}C$이었다. Pt가 12초 동안 증착된 Sn $O_2$가 200ppm의 CO 가스에 대하여 1.23의 최대감도를 나타내었고, 그 이상의 Pt 증착시간 증가에 따라 Sn $O_2$위의 Pt의 coverage가 증가하여 센서의 감도를 감소시켰다. 다층박막(multi-layer thin film)의 단층의 Pt/Sn $O_2$복합체 위에 다시 Sn $O_2$및 Pt의 cluster 층들을 연속적으로 증착함으로서 제작되었다. 단지 하나의 Pt 층만을 증착한 Sn $O_2$막보다 다층의 Pt/Sn $O_2$막이 더욱 우수한 감도( $R_{air}$/ $R_{co}$=1.72, CO: 200 ppm)를 나타내었다. Pt/Sn $O_2$다층박막의 우수한 감도의 원인은 Pt와 Sn $O_2$사이의 계면적 증대 때문인 것으로 생각되어 진다.다.

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촉매/$SnO_2$ 가스 센서의 반응 구조에 관한 연구 (A study on the gas reaction mechanism in catalyst/$SnO_2$ gas sensor)

  • 이재홍;김창교;김진걸;조남인;김덕준
    • 한국결정성장학회지
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    • 제7권2호
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    • pp.276-283
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    • 1997
  • 함침법을 이용하여 Pt/$SnO_2$ pellet형 가스 센서를 제조하였다. 제조한 미세 분말에 대하여 전자회절 분석, 투과전자현미경, 주사선전자현미경 등의 분석으로 결정 구조 및 방향성, 결정 크기, 촉매와 담체와의 미세구조 등이 분석되었다. 투과전자현미경 사진으로부터 $400^{\circ}C$에서 하소했을 때 $PtCl_x$에서 Cl의 양이 줄어들고 Pt가 담체인 $SnO_2$속으로 이동되고 있는 것을 보여주었다. 이것이 가스 감지도를 향상시키는 것으로 나타났다. Pt/SnO$_2$시편이 있는 반응기에 $N_2$가스 중에 0.5% $H_2$ 가스를 30 sccm으로 계속 흘려주었을 때 $SnO_2$의 전기 저항은 포화가 이루어 졌으나 $SnO_2$상에 수소 가스의 흡착은 계속되었다. 이는 표면 상태(surface state)가 포화된다는 것을 의미한다. 14 ppm $H_2$가스에 대하여 $300^{\circ}C$에서 81%%의 가스 감지도를 보여주었다.

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Pt 및 Pt-$SnO_2$를 전극으로 하는 SiC 쇼트키 다이오드의 CO 가스 감응 특성 (A study on CO gas sensing Characteristics of Pt-SiC $SnO_2$-pt-SiC Schottky Diodes)

  • 김창교;노일호;양성준;이재홍;이주헌
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2002년도 하계학술대회 논문집 Vol.3 No.2
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    • pp.805-808
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    • 2002
  • A carbon monoxide gas sensor utilizing Pt-SiC, Pt-SnO2-SiC diode structure was fabricated. Since the operating temperature for silicon devices in limited to 200oC, sensor which employ the silicon substrate can not at high temperature. In this study, CO gas sensor operating at high temperature which utilize SiC semiconductor as a substrate was developed. Since the SiC is the semiconductor with wide band gap. the sensor at above $700^{\circ}C$. Carbon monoxide-sensing behavior of Pt-SiC, Pt-SnO2-SiC diode is systematically compared and analyzed as a function of carbon monoxide concentration and temperature by I-V and ${\Delta}$I-t method under steady-state and transient conditions.

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Improvement of Magnetic Properties and Texture of FePt Thin Films on MgO Substrates by Sn Addition

  • Chun, Dong-Won;Kim, Sung-Man;Kim, Gyeung-Ho;Jeung, Won-Young
    • Journal of Magnetics
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    • 제14권1호
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    • pp.7-10
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    • 2009
  • In this work, we studied the effects of Sn addition on the ordering temperature of FePt thin film. The coercivity of FePtSn film was about 1000 Oe greater than the coercivity of FePt film for an annealing temperature of $600^{\circ}C$. Therefore, Sn addition was effective in promoting the $L1_0$ ordering and in reducing the ordering temperature of the FePt film. From our X-ray diffraction results, we found that in the as-deposited film, the addition of Sn induced a lattice expansion in disordered FePt thin films. After the annealing process, the excess Sn diffuses out from the ordered FePt thin film because of the difference in the solid solubility of Sn between the disordered and ordered phases. The existence of precipitates of Sn from the FePt lattice was deduced by Curie temperature measurements of the FePt and FePtSn films. Therefore, the key role played by the addition of Sn to the FePt film can be explained by a reduction in the activation energy for the $L1_0$ order-disorder transformation of FePt which originates from the high internal stress in the disordered phase induced by the supersaturated Sn atoms.