$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

수정된 폴리올 방법을 적용하여 합성한 PtM 촉매들의 산소환원반응성 연구
A Study on Oxygen Reduction Reaction of PtM Electrocatalysts Synthesized by a Modified Polyol Process 원문보기

공업화학 = Applied chemistry for engineering, v.25 no.1, 2014년, pp.78 - 83  

양종원 (서울과학기술대학교 에너지환경대학원) ,  현규환 (서울과학기술대학교 에너지환경대학원) ,  추천호 (서울과학기술대학교 에너지환경대학원) ,  권용재 (서울과학기술대학교 에너지환경대학원)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 연구에서는 수정된 폴리올법에 의해 합성된 백금-이트륨 및 백금-니켈 합금 촉매들의 성능 및 특성 평가를 진행하였다. 그렇게 합성된 합금 촉매들은 고분자전해질연료전지의 공기극 촉매로 사용되며 그 촉매들의 산소환원반응성 및 연료전지의 전기적 성능이 측정되고 상업적으로 사용되는 백금 촉매와 해당하는 결과들이 비교되었다. 성능 및 특성 비교를 위해, 백금 합금 촉매들의 입자크기와 분포는 투과전자현미경에 의해 관측되었고 활성표면적은 반복주사 전압-전류법에 의해 측정되었으며 그들의 산소환원반응성 및 연료전지의 전기적 성능은 회전원판 및 회전-고리 원판전극을 이용한 선형주사 전압-전류법 및 완전지 테스트를 통해 평가되었다. 그 결과 백금 합금 촉매들의 구조적 특성인 입자크기 및 분포 및 활성표면적은 상용 백금 촉매와 그 특성이 비슷하였다. 촉매들의 산소환원반응성의 경우에도 백금 합금 촉매들은 상용 백금 촉매와 비슷하거나 더 나은 반파장전위, 속도론적 전류밀도, 산소분자당 전이되는 전자수, 과산화수소 생성율을 나타내었다. 촉매의 구조적 특성 및 산소환원반응성에 입각해서 완전지 성능을 평가했을 때, 백금 합금 촉매들은 상용백금 촉매보다 더 우수한 0.6 V에서 전류밀도 및 최대출력밀도 값을 나타내었다. 이를 토대로 수정된 폴리올법에 의해 합성된 백금 합금 촉매들은 상용백금 촉매보다 비슷하거나 우수한 산소환원반응성 및 완전지 성능을 가질 수 있음을 제시하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this research, we evaluated the performance and characteristics of carbon supported PtM (M = Ni and Y) alloy catalysts (PtM/Cs) synthesized by a modified polyol method. With the PtM/Cs employed as a catalyst for the oxygen reduction reaction (ORR) of cathodes in proton exchange membrane fuel cell...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 기존의 ORR 반응 활성을 통한 연료전지 공기극 및 PEMFC 성능 향상을 위해, 촉매자체의 구성을 조정하고 또한 촉매합성 방법을 개선하는 등의 2가지 변화를 시도하였다. 기존의 백금 촉매 사용을 줄이기 위해 Pt-Ni 및 Pt-Y의 합금 촉매를 이용하였고 촉매 합성 방법 개선을 위해 기존의 폴리올법을 수정한 수정된 폴리올법을 이용하여 촉매합성을 진행하였다.
  • 본 논문에서는 수정된 폴리올법에 의해 합성된 PtM/C (M=Ni 및 Y) 촉매들의 연료전지 성능 및 ORR에 대한 특성 평가를 진행하였다. 합성된 합금 촉매들은 PEMFC의 공기극 촉매로 사용되며 그 촉매들의 측정된 ORR의 반응특성 및 연료전지의 전기적 성능은 상업적으로 사용되는 Pt/C 촉매의 그 특징들과 비교하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
PEMFC는 무엇으로 구성되어 있는가? PEMFC는 크게 수소의 산화반응(Hydrogen Oxidation Reaction, HOR)이 발생하는 연료극(Anode)과 산소의 환원반응(Oxygen Reduction Reaction, ORR)이 일어나는 공기극(Cathode) 및 그 사이의 수소양이온이 통과하는 막으로 구성되어있다. 연료전지 성능을 향상시키기 위해서는 산화 및 환원반응의 반응속도를 증가시켜야 한다.
고분자전해질연료전지는 어떻게 에너지를 변환하는가? 이러한 연료전지는 여러 종류가 있지만 특히 고분자전해질연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)가 그것의 다양한 장점 때문에 가장 활발히 연구되고 있다. 이러한 PEMFC는 수소의 산화반응과 산소의 환원반응을 통해 화학적 에너지를 전기적 에너지로 전환하는 에너지 변환 장치로서 낮은 작동 온도(100 ℃ 이하에서 구동), 높은 출력밀도 및 높은 출력범위로 인해, 휴대용 전자기기의 전원장치부터 수송용 및 발전용 전력공급까지 그 응용분야가 다양하다[1-3].
연료전지 시스템은 어떤 장점이 있는가? 연료전지 시스템은 에너지 변환효율이 높고 이산화탄소 저감을 유추하는 친환경적인 것이므로 현재 우리 지구가 직면하고 있는 에너지고갈, 환경오염 및 기상이변과 관련된 문제를 완화할 수 있는 대안 중의 하나로 고려되고 있다[1,2]. 이러한 연료전지는 여러 종류가 있지만 특히 고분자전해질연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)가 그것의 다양한 장점 때문에 가장 활발히 연구되고 있다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (16)

  1. T. Toda, H. Igarashi, H. Uchida, and M. Watanabe, Enhancement of the Electroreduction of Oxygen on Pt Alloys with Fe, Ni, and Co, J. Electrochem. Soc., 146, 3750-3756 (1999). 

  2. T.-Y. Jeon, S. J. Yoo, Y.-H. Cho, K.-S. Lee, S. H. Kang, and Y.-E. Sung, Influence of Oxide on the Oxygen Reduction Reaction of Carbon-Supported Pt-Ni Alloy Nanoparticles, J. Phys. Chem. C, 113, 19732-19739 (2009). 

  3. S. Yoo, S. Hwang, and S.-K. Lim, Current status of electrocatalyst for PEMFC, News & Information for Chemical Engineers, 30, 422-425 (2012). 

  4. T.-Y. Jeon, N. Pinna, S. J. Yoo, S.-H. Yu, S.-K. Kim, S. Lim, D. Peck, D.-H. Jung, and Y.-E. Sung, Enhanced Activity of Pt-Based Electrocatalysts for Oxygen Reduction via a Selective Pt Deposition Process, J. Electroanal. Chem., 662, 70-79 (2011). 

  5. H.-S. Oh, J.-G. Oh, B. Roh, I. Hwang, and H. Kim, Development of Highly Active and Stable Non-precious Oxygen Reduction Catalysts for PEM Fuel Cells using Polypyrrole and a Chelating Agent, Electrochem. Commun., 13, 879-881 (2011). 

  6. Y.-H. Cho, T.-Y. Jeon, J. W. Lim, Y.-H. Cho, M. Ahnb, N. Jung, S. J. Yoo, W.-S. Yoon, and Y.-E. Sung, Performance and Stability Characteristics of MEAs with Carbon-Supported Pt and Pt1Ni1 Nanoparticles as Cathode Catalysts in PEM Fuel Cell, Int. J. Hydrogen Energy, 36, 4394-4399 (2011). 

  7. S. J. Yoo, S.-K. Kim, T.-Y. Jeon, S. J. Hwang, J.-G. Lee, S.-C. Lee, K.-S. Lee, Y.-H. Cho, Y.-E. Sung, and T.-H. Kim, Enhanced Stability and Activity of Pt-Y Alloy Catalysts for Electrocatalytic Oxygen Reduction, Chem. Commun., 47, 11414-11416 (2011). 

  8. C. V. Rao and B. Viswanathan, ORR Activity and Direct Ethanol Fuel Cell Performance of Carbon-Supported Pt-M (M Fe, Co, and Cr) Alloys Prepared by Polyol Reduction Method, J. Phys. Chem. C, 113, 18907-18913 (2009). 

  9. S. Mukerjee and S. Srinivasan, Enhanced Electrocatalysis of Oxygen Reductrion on Platinum Alloys in Proton Exchange Membrane Fuel Cells, J. Electroanal. Chem., 357, 201-224 (1993). 

  10. L. Xiong, A. M. Kannan, and A. Manthiram, Pt-M (M Fe, Co, Ni, and Cu) Electrocatalysts Synthesized by an Aqueous Route for Proton Exchange Membrane Fuel Cells, Electrochem. Commun., 4, 898-903 (2002). 

  11. H.-S. Oh, J.-G. Oh, and H. Kim, Modification of Polyol Process for Synthesis of Highly Platinum Loaded Platinum-Carbon Catalysts for Fuel Cells, J. Power Sources, 183, 600-603 (2008). 

  12. Y.-H. Cho, B. Choi, Y.-H. Cho, H.-S. Park, and Y.-E. Sung, Pd-Based PdPt (19 : 1) / C Electrocatalyst as an Electrode in PEM Fuel Cell, Electrochem Commun., 9, 378-381 (2007). 

  13. Y.-H. Cho, H.-S. Park, Y.-H. Cho, D.-S. Jung, H.-Y. Park, and Y.-E. Sung, Effect of Platinum Amount in Carbon Supported Platinum Catalyst on Performance of Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, J. Power Sources, 172, 89-93 (2007). 

  14. K. Hyun, J. H. Lee, C. W. Yoon, and Y. Kwon, The Effect of Platinum Based Bimetallic Electrocatalysts on Oxygen Reduction Reaction of Proton Exchange Membrane Fuel Cells, Int. J. Electrochem. Sci., 8, 11752-11767 (2013). 

  15. T.-Y. Jeon, S. J. Yoo, Y.-H. Cho, K.-S. Lee, S. H. Kang, and Y.-E. Sung, Influence of Oxide on the Oxygen Reduction Reaction of Carbon-Supported Pt-Ni Alloy Nanoparticles, J. Phys. Chem. C, 13, 19732-19739 (2009). 

  16. H. T. Duong, M. A. Rigsby, W.-P. Zhou, and A. Wieckowski, Oxygen Reduction Catalysis of the $Pt_3Co$ Alloy in Alkaline and Acidic Media Studied by X-ray Photoelectron Spectroscopy and Electrochemical Methods, J. Phys. Chem. C, 111, 13460-13465 (2007). 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

BRONZE

출판사/학술단체 등이 한시적으로 특별한 프로모션 또는 일정기간 경과 후 접근을 허용하여, 출판사/학술단체 등의 사이트에서 이용 가능한 논문

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로