탄소의 부식은 고분자전해질 연료전지의 성능 열화에 가장 중요한 요인의 하나로 간주되고 있다. 최근에, 많은 연구는 탄소 부식과 관련된 문제를 해결하기 위해 이루어지고 있으며, 대부분의 관심은 촉매 담지체로서 결정성 구조를 가진 탄소의 사용에 초점을 맞추고 있다.
Pt/MWCNTs촉매는 담지체로서 뛰어난 전기적, 물리적 성질을 가진 MWCNTs를 사용하여 합성되었고, 성능과 내구성을 조사하였다. 역전위 운전은 가속화 평가를 위해 적용하였다. 성능, EIS와 ...
탄소의 부식은 고분자전해질 연료전지의 성능 열화에 가장 중요한 요인의 하나로 간주되고 있다. 최근에, 많은 연구는 탄소 부식과 관련된 문제를 해결하기 위해 이루어지고 있으며, 대부분의 관심은 촉매 담지체로서 결정성 구조를 가진 탄소의 사용에 초점을 맞추고 있다.
Pt/MWCNTs촉매는 담지체로서 뛰어난 전기적, 물리적 성질을 가진 MWCNTs를 사용하여 합성되었고, 성능과 내구성을 조사하였다. 역전위 운전은 가속화 평가를 위해 적용하였다. 성능, EIS와 CV 측정으로부터, MWCNTs 담지체가 상용 Pt/C 촉매에 사용되는 비정질 탄소보다 더 높은 부식 저항성을 가지는 것을 알 수 있었다. 또한, 연료의 부족이 많은 cathode의 일부만 MWCNT를 사용했을 때도 내구성이 향상된 효과를 확인할 수 있었다. PEMFC의 촉매 담지체로 MWCNTs를 사용하면 우수한 내구성으로 효과적으로 사용할 수 있다.
CNTs 담지체에 Pt의 담지는 CNTs 표면의 소수성 성질로 인해 어렵다. CNTs의 전처리는 산소 작용기를 도입하여 친수성 표면을 얻기 위해 널리 사용되고 있다. 카르복실기 (-COOH), 하이드록실기 (-OH)와 카르보닐기 (-C=O) 같은 산소 작용기는 황산과 질산 용액에서 화학적 산화로 인해 도입된다. 탄소 표면에 작용기는 Pt 입자들의 높은 담지와 균일한 분산에 기여한다. 그러나 CNTs에 산소 작용기는 카본의 내구성을 감소를 촉진할 가능성이 있다. 그래서 Pt/MWCNTs 촉매들의 합성과 내구성에 대한 MWCNTs 담지체의 전처리 조건의 효과는 연구되었다. MWCNTs에 산소 작용기의 양은 오랜 전처리 시간과 높은 온도에서 증가하였다. 그래서, Pt 입자들의 분산과 담지는 개선되었다. 실험 결과들은 MEA-1, MEA-2와 MEA-3에 대해 각각 62.0, 14.5와 41.6 %의 성능감소를 보였다. 이러한 경향은 CV, XRD와 TEM 분석들의 결과와 동일하였다. Pt/MWCNTs 촉매들은 MWCNTs 담지체의 높은 결정성 구조로 인해 Pt/C 촉매보다 우수한 내구성을 보였다. 그러나, MWCNTs에 증가된 작용기의 양은MWCNTs 표면의 산화를 촉진하는 친수성 성질과 결함의 증가로 인해 내구성을 악화시켰다. MWCNTs는 높은 부식 저항성으로 인해 PEMFCs를 위한 촉매 담지체로서 효과적으로 사용 될 수 있지만, MWCNTs에 심한 전처리는 탄소 열화에 의해 야기되는 성능 감소를 가속화시킨다.
Pt/CNFs촉매는 담지체로서 뛰어난 전기적, 물리적 성질을 가진 CNFs를 사용하여 합성되었고, 성능과 내구성을 조사하였다. 일정한 고전압 운전은 3시간 동안 가속화 평가를 위해 적용하였다. 성능, EIS와 CV 측정으로부터, CNFs-H와 CNFs-T 담지체가 상용 Pt/C 촉매에 사용되는 비정질 탄소보다 더 높은 부식 저항성을 가지는 것을 알 수 있었다. XRD, TEM과 Raman의 물리적 분석 결과로부터, CNFs-H와 CNFs-T 담지체가 더 높은 결정성 구조로 전기화학적 탄소 부식에 높은 저항성을 가지는 것을 알 수 있다. PEMFC의 촉매 담지체로 CNFs를 사용하면 우수한 내구성으로 효과적으로 사용할 수 있다.
탄소의 부식은 고분자전해질 연료전지의 성능 열화에 가장 중요한 요인의 하나로 간주되고 있다. 최근에, 많은 연구는 탄소 부식과 관련된 문제를 해결하기 위해 이루어지고 있으며, 대부분의 관심은 촉매 담지체로서 결정성 구조를 가진 탄소의 사용에 초점을 맞추고 있다.
Pt/MWCNTs촉매는 담지체로서 뛰어난 전기적, 물리적 성질을 가진 MWCNTs를 사용하여 합성되었고, 성능과 내구성을 조사하였다. 역전위 운전은 가속화 평가를 위해 적용하였다. 성능, EIS와 CV 측정으로부터, MWCNTs 담지체가 상용 Pt/C 촉매에 사용되는 비정질 탄소보다 더 높은 부식 저항성을 가지는 것을 알 수 있었다. 또한, 연료의 부족이 많은 cathode의 일부만 MWCNT를 사용했을 때도 내구성이 향상된 효과를 확인할 수 있었다. PEMFC의 촉매 담지체로 MWCNTs를 사용하면 우수한 내구성으로 효과적으로 사용할 수 있다.
CNTs 담지체에 Pt의 담지는 CNTs 표면의 소수성 성질로 인해 어렵다. CNTs의 전처리는 산소 작용기를 도입하여 친수성 표면을 얻기 위해 널리 사용되고 있다. 카르복실기 (-COOH), 하이드록실기 (-OH)와 카르보닐기 (-C=O) 같은 산소 작용기는 황산과 질산 용액에서 화학적 산화로 인해 도입된다. 탄소 표면에 작용기는 Pt 입자들의 높은 담지와 균일한 분산에 기여한다. 그러나 CNTs에 산소 작용기는 카본의 내구성을 감소를 촉진할 가능성이 있다. 그래서 Pt/MWCNTs 촉매들의 합성과 내구성에 대한 MWCNTs 담지체의 전처리 조건의 효과는 연구되었다. MWCNTs에 산소 작용기의 양은 오랜 전처리 시간과 높은 온도에서 증가하였다. 그래서, Pt 입자들의 분산과 담지는 개선되었다. 실험 결과들은 MEA-1, MEA-2와 MEA-3에 대해 각각 62.0, 14.5와 41.6 %의 성능감소를 보였다. 이러한 경향은 CV, XRD와 TEM 분석들의 결과와 동일하였다. Pt/MWCNTs 촉매들은 MWCNTs 담지체의 높은 결정성 구조로 인해 Pt/C 촉매보다 우수한 내구성을 보였다. 그러나, MWCNTs에 증가된 작용기의 양은MWCNTs 표면의 산화를 촉진하는 친수성 성질과 결함의 증가로 인해 내구성을 악화시켰다. MWCNTs는 높은 부식 저항성으로 인해 PEMFCs를 위한 촉매 담지체로서 효과적으로 사용 될 수 있지만, MWCNTs에 심한 전처리는 탄소 열화에 의해 야기되는 성능 감소를 가속화시킨다.
Pt/CNFs촉매는 담지체로서 뛰어난 전기적, 물리적 성질을 가진 CNFs를 사용하여 합성되었고, 성능과 내구성을 조사하였다. 일정한 고전압 운전은 3시간 동안 가속화 평가를 위해 적용하였다. 성능, EIS와 CV 측정으로부터, CNFs-H와 CNFs-T 담지체가 상용 Pt/C 촉매에 사용되는 비정질 탄소보다 더 높은 부식 저항성을 가지는 것을 알 수 있었다. XRD, TEM과 Raman의 물리적 분석 결과로부터, CNFs-H와 CNFs-T 담지체가 더 높은 결정성 구조로 전기화학적 탄소 부식에 높은 저항성을 가지는 것을 알 수 있다. PEMFC의 촉매 담지체로 CNFs를 사용하면 우수한 내구성으로 효과적으로 사용할 수 있다.
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