초록 ▼

문서암호 : www.kosen21.org

1. 분석자 서문
1839년 윌리엄 그로브 경 (Sir William Grove)이 묽은 황산전해질 속에 담근 백금 전극상에서 수소와 산소를 각각 연료와 산화제로 사용한 연료전지를 보고한 이래, 연료전지는 사용된 셀분리막 (cell membrane)과 전해질에 따라 다양한 종류로 개발되어 왔다. 그러나 그 종류에 상관없이 연료전지는 연소기관이나 배터리에 사용될 수 있는 가장 탁월한 전기화학 에너지 발생원으로 크게 각광 받고 있다. 연료전지는 연소기관과 같이 연료가 주입

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1. 분석자 서문
1839년 윌리엄 그로브 경 (Sir William Grove)이 묽은 황산전해질 속에 담근 백금 전극상에서 수소와 산소를 각각 연료와 산화제로 사용한 연료전지를 보고한 이래, 연료전지는 사용된 셀분리막 (cell membrane)과 전해질에 따라 다양한 종류로 개발되어 왔다. 그러나 그 종류에 상관없이 연료전지는 연소기관이나 배터리에 사용될 수 있는 가장 탁월한 전기화학 에너지 발생원으로 크게 각광 받고 있다. 연료전지는 연소기관과 같이 연료가 주입되는 한 지속적으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 배터리와 같이 화학에너지를 전기에너지로 전환시킨다. 연료전지의 가장 탁월한 점은 기존 내연기관과는 달리 그 효율이 카르놋 한계 (Carnot limitation)에 제한 받지 않는다는 점이다. 이론적으로 연료전지는 연료의 전기화학적 에너지로의 전환 효율이 100%라고 알려져 있고 실제 실험에는 대략 50%정도로 보고되고 있으며 몇몇 전시용 (demonstration)에서는 90%이상으로 발표되기도 한다.
연료전지는 아래 그림 1과 같이 수소를 산화시키는 anode 부분과 산소를 환원시키는 cathode 부분, 그 사이를 분리시키는 고분자 분리막, 그리고 그 사이를 투과하는 전해질로 크게 분류될 수 있다. 이 같은 고분자 전해질 분리막 (Polymer Electrolyte Membrane: PEM) 연료전지 (Fuel Cell)을 간단히 PEMFC라고 명명하고 있다. 양 전극에 사용되는 전극촉매로는 백금이 가장 대표적이다. 백금 전극상에서 수소의 산화반응은 빠른 반면, 또 다른 백금 전극상에서의 산소 환원반응 (Oxygen Reduction Reaction: ORR)은 수소의 그것에 비해 매우 느리다. 따라서 전체적인 반응속도는 ORR 속도에 의해 결정된다. 더군다나 느리게 일어나는 ORR은 cathode 전극에 높은 과전압 (overpotential)을 유도하여 연료전지의 효율을 낮춘다. 따라서 현재의 PEMFC에서 가장 시급히 해결해 할 문제점이 바로 cathode 상에서의 느린 ORR을 빠르게 진행시키는 것이다. 실용화 측면에서도, 백금 전극은 매우 고가이므로 훨씬 효율적이면서도 저가의 비백금 (non-platinum) 전극 촉매를 개발하는 것은 필수적이다 [1]

2. 목차
분석자 서문
1. ORR 반응 메커니즘
2. 귀금속 전극 촉매의 ORR
2.1. 귀금속판 전극에서의 ORR
2.2. 귀금속 나노입자 전극에서의 ORR
3. 비귀금속 전극 촉매의 ORR
4. 유기금속착물 전극 촉매의 ORR
4.1. 포피린 리간드를 갖는 전이금속 착물의 ORR
4.2. 포피린 리간드를 갖지 않는 전이금속 착물의 ORR
4.3. 열처리된 전이금속 착물의 ORR
5. ORR 촉매 복합화
6. 분석자 결론
References


3. 원문정보
B. Wang, Recent development of non-platinum catalysts for oxygen reduction reaction, Journal of Power Sources, 2005년 10월

※ 이 자료의 분석은 포항공과대학교의 박현웅님께서 수고해 주셨습니다.