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이 논문은 고분자전해질 연료전지에서 탄소 나노튜브와 그래핀에 담지된 백금촉매를 제조 하고 촉매에 따른 특성을 연구 하였다. 고분자전해질 연료전지에서 쓰이는 촉매의 담지체는 탄소를 사용하는데 탄소의 부식은 고분자전해질 연료전지의 성능저하에 가장 큰 영향을 미친다. 현재 많이 사용되는 ...

이 논문은 고분자전해질 연료전지에서 탄소 나노튜브와 그래핀에 담지된 백금촉매를 제조 하고 촉매에 따른 특성을 연구 하였다. 고분자전해질 연료전지에서 쓰이는 촉매의 담지체는 탄소를 사용하는데 탄소의 부식은 고분자전해질 연료전지의 성능저하에 가장 큰 영향을 미친다. 현재 많이 사용되는 카본블랙은 성능은 우수 하나 내구성에 문제가 있기 때문에 카본블랙을 대체할만한 물질을 연구하는 것이 중요하다. 하여 내구성에 우수한 성질을 보이는 탄소 나노튜브와 그래핀을 이용하여 고분자전해질 연료전지의 성능 및 내구성에 대하여 연구 하였다. 촉매의 특성은 XPS, EA, XRD, TEM, TGA, AFM 및 Raman 에 의해 분석 되었다. Pt/MWCNTs. 촉매들의 합성과 MWCNTs 담지체의 전처리 조건에 따른 내구성이 연구되었다. 높은 온도에서 전처리 시간이 길어질수록 MWCNTs 의 표면에 산소 작용기의 양은 증가 하였고, Pt 입자들의 분산과 담지는 개선 되었다. 하지만 내구성 평가에서는 전처리 시간이 길어질수록 탄소 열화를 일으켜 성능 감소를 가속화 시키는 것을 알 수 있었다. 그래서 전처리를 심하게 해준 촉매를 수소 가스를 이용하여 환원처리 한 결과 수소 가스에 의해 성능 감소의 원인 되는 작용기를 제거 함으로서 성능감소율이 작았으며, 내구성이 증가한 것을 확인하였다. 촉매를 합성하기 위한 방법에는 여러 가지가 있는데 마이크로웨이브를 이용한 polyol 방법으로 Pt/MWCNTs 촉매를 제조하여 그 특성을 살펴 보았다. 마이크로웨이브를 사용하여 촉매 합성 시 빠르고 간편하게 촉매를 제조 할 수 있다. 그리고 마이크로파의 조사시간이 길어지면 담지체에 담지된 Pt 입자의 크기가 증가하는 것을 확인 하였다. 전기화학적 분석 결과 Pt 입자의 크기가 큰 촉매는 초기성능은 좋지 않지만 내구성이 우수한 것을 확인하였다. 탄소 나노튜브와 마찬가지로 많은 장점을 가진 그래핀을 이용하여 연구 하였다. GO 를 이용하여 polyol 방법을 사용하지 않고 물을 이용하여 Pt/GO 촉매를 제조하였다. GO 에는 많은 작용기가 존재하기 때문에 황산을 이용하여 조금만 처리를 하게 되면 물을 이용하여 쉽게 촉매를 제조 할 수 있었다. 또한 pH 를 다르게 하여 Pt 입자 크기를 조절할 수 있었으며, 전기화학적 분석을 실시 하였다.