[논문]고분자 연료전지용 전기촉매의 이론과 설계

유성종; 전태열; 성영은

doi:10.5229/jkes.2009.12.1.011

고분자 연료전지용 전기촉매의 이론과 설계
Theory & Design of Electrocatalyst for Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell 원문보기

전기화학회지 = Journal of the Korean Electrochemical Society, v.12 no.1, 2009년, pp.11 - 25

유성종 (서울대학교 화학생물공학부) , 전태열 (서울대학교 화학생물공학부) , 성영은 (서울대학교 화학생물공학부)

초록
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연료전지는 가까운 미래를 위한 핵심 청정 신에너지원 중의 하나로 기대된다. 그러나 고분자 연료전지에서 공기극은 느린 산소환원반응과 많은 백금 사용 때문에 상업화에 어려움을 겪고 있으며, 이것을 해결하는 것이 최근 당면 과제이다. 또한 연료극은 일산화탄소의 피독 현상과 전극의 안정성이 문제시 되고 있다. 본 총설에서는 고분자 연료전지를 위한 연료극, 공기극 전기화학 촉매의 이론적 접근을 통해 촉매를 설계하는 최근 연구 내용을 소개하려 한다. 촉매 설계는 합금 전기 화학 촉매를 통해 접근 했으며, 이는 electronic, geometric, lateral effects를 손쉽게 조절할 수 있게 한다. 이것은 계산되어진 d-band center의 함수에 의존하며, 촉매의 활성과 큰 관계를 가짐을 발견하였다. 본고에서 지향하는 촉매의 최종 방향은 이론적 접근을 통해서 촉매의 사용량을 줄이면서 효율적으로 사용하는 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Fuel cells are expected to be one of the major clean new energy sources in the near future. However, the slow kinetics of electrocatalytic hydrogen oxidation reaction (HOR) and oxygen reduction reaction (ORR), and the high loading of Pt for the anode and cathode material are the urgent issues to be addressed since they determine the efficiency and the cost of this energy source. In this review paper, a new approach was developed for designing electrocatalysts for the HOR and ORR in fuel cells. It was found that the electronic properties of Pt could be fine-tuned by the electronic and geometric effects introduced by the substrate alloy metal and the lateral effects of the neighboring metal atoms. The role of substrate was found reflected in a volcano plot for the HOR and ORR as a function of their calculated d-band centers. This paper demonstrated a viable way to designing the electrocatalysts which could successfully alleviate two issue facing the commercializing of the fuel cell-the cost of electrocatalysts and their efficiency.

주제어

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	연료전지로부터 발생된 전기에너지는 어떤 방식으로 활용 가능하다 보는가?	1) 즉, 태양에너지를 변환하여 수소를 생산하면 이는 적절한 저장장치를 거쳐 연료전지의 연료로 활용될 수 있다.2) 또한 연료전지로부터 발생된 전기에너지는 직접 여러 용도에 이용되거나, 2차전지 또는 초고용량 캐패시터에 저장되었다가 필요한 용도에 활용될 수 있다. 연료전지는 전해질의 종류에 따라 여러 형태가 가능하나 그 중에서도 고분자 연료전지 (PEMFC)가 분산 에너지 이용시스템에 가장 적당한 것으로 판단된다.
	순수하지 않은 수소 연료가 주입되었을 때 백금 연료극에 문제가 생기는 이유는?	일반적으로 수소산화 반응이 백금 표면에서 매우 빠르게 반응이 일어나지만, 천연가스나 메탄올, 에탄올과 같은 순수하지 않은 수소 연료를 연료극에 주입했을 때 백금 연료극에 큰 문제를 일으킨다. 그 이유는 소량의 CO가 수소 연료에 있을 경우 백금은 쉽게 피독되기 때문에 더 이상 수소산화 촉매로서 역할을 못하게 된다. 백금의 또 다른 문제점은 백금의 높은 가격을 들 수 있는 데, 이것은 연료전지를 상업화 하는데 큰 장애가 되고 있다.
	수소 에너지를 이용하는 시스템으로 무엇이 가장 떠오르는가?	수소 에너지를 이용하는 시스템으로는 연료 전지가 가장 유망하며, 미래 사회의 분산 에너지이용 시스템에서 연료전지는 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다.1) 즉, 태양에너지를 변환하여 수소를 생산하면 이는 적절한 저장장치를 거쳐 연료전지의 연료로 활용될 수 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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