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NTIS 바로가기전기화학회지 = Journal of the Korean Electrochemical Society, v.15 no.1, 2012년, pp.12 - 18
The prohibitively high cost of Pt catalyst might be the biggest barrier for the commercialization of proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) of which wide application is expected. Worldwide research efforts for the development of alternative to Pt oxygen reduction reaction (ORR) catalyst are mad...
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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고체고분자연료전지 상용화의 가장 큰 걸림돌은? | 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. | |
RDE 방법이 갖는 문제점은 무엇인가? | 촉매의 산소환원 활성을 가장 간단히 측정할 수 있는 방법은 촉매를 박막전극으로 제조한 후에 RDE (rotating disk electrode) 실험방법을 이용하여 산소가 포화된 산성 전해질에서의 산소환원 전류를 측정하는 것이다. 이 RDE 방법이 동일 실험 조건의 결과 내에서는 정량적인수치 (전류값, 산소환원 개시 전압, mass activity 등)를 이용한 비교가 가능하나, thin-film RDE, thin-active layer RDE 등의 전극 제조 방법과 촉매 전극 로딩의 차이에 따라, 또한 전해질의 종류와 기준 전극, 전위 주사속도, 실험 온도 등의 차이에 따라 다른 실험 조건 으로 얻어진 결과들의 직접적인 활성 비교가 쉽지 않다.44) 이에 이 논문에서는 동일한 RDE 실험 조건으로 백금과 비백금 촉매의 반쪽전지 산소환원 활성이 비교되어 있는 기존 문헌의 경우에 대하여 반파전위값(halfwave potential)의 차이를 분석하여 보았다. | |
백금족 원소들의 현재까지의 연구결과는? | 이에 백금과 유사한 물성이 기대되고 상대적으로 백금보다는 경제성 측면에서 장점이 있는 5종의 백금족 원소들의 현재까지 연구된 결과들을 촉매 조성 관점에서 고찰해보았다. 가장 백금과 유사한 물성, 활성을 나타내는 팔라듐의 경우 백금에 도입되는 동일한 용질원소들과의 합금 형태로 조성 개발이 되어 왔으며, 루테늄의 경우 셀레늄 등을 결합한 칼코겐화물 조성이 가장 주된 방향으로 연구되어왔다. 이리듐, 로듐, 오스뮴은 상대적으로 팔라듐, 루테늄에 비해 산소환원 촉매로 많은 연구가 되지 않았으나 백금 대체 촉매 개발의 필요성 확대에 따라 최근 관련 연구들이 보고되고 있다. RDE 를 이용한 반쪽전지 실험으로 백금족 합금과 백금의 산소환원 활성을 측정하고 반파전위값을 비교한 결과 들을 살펴보면 팔라듐이 주조성인 경우와 Ru-Se 기반의 조성 외에는 백금과 100 mV 이상의, 상당히 큰 과전압 차이를 보임을 알 수 있다. |
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