초록 ▼

○ 연구개요
고분자 전해질 연료전지 촉매를 위한 그래핀-백금-금속 산화물 복합체 개발
-1차년도: 백금-그래핀 복합체 제작
그래핀을 template로 이용하여 표면에서 1~2nm의 극미세 나노입자를 합성하여, 백금 소요량을 감소하며, 그래핀 효과 및 표면 배열 효과를 이용해 촉매 특성 향상
-2차년도: 백금-그래핀-TiO₂ 복합체 제작
그래핀-백금 복합체를 비카본 담체인 TiO₂와 결합시킨 복합체를 제작하고, 이를 이용해 기존 카본 담체의 신뢰성 문제를 개선한 촉매

○ 연구개요
고분자 전해질 연료전지 촉매를 위한 그래핀-백금-금속 산화물 복합체 개발
-1차년도: 백금-그래핀 복합체 제작
그래핀을 template로 이용하여 표면에서 1~2nm의 극미세 나노입자를 합성하여, 백금 소요량을 감소하며, 그래핀 효과 및 표면 배열 효과를 이용해 촉매 특성 향상
-2차년도: 백금-그래핀-TiO₂ 복합체 제작
그래핀-백금 복합체를 비카본 담체인 TiO₂와 결합시킨 복합체를 제작하고, 이를 이용해 기존 카본 담체의 신뢰성 문제를 개선한 촉매 개발
-3차년도: 백금-그래핀-MoS₂ 복합체 제작
그래핀-백금 복합체를 촉매 특성을 가지고 있는 금속산화물인 MoS2와 결합시켜 복합체를 제작하고, Co-catalytic 효과를 통한 개선된 성능의 촉매 개발

○ 연구 목표대비 연구결과
-그래핀을 합성 Template로 활용하여 대략 2nm 전후의 백금 입자를 표면에서 성공적으로 합성하였으며, 이를 AFM, XRD, TEM 등을 활용하여 적절히 확인하였음. 또한 기존의 상용화된 Pt-C 촉매 대비 동등 이상의 성능을 확인하였으며, 합성 과정의 단순화와 프로토콜화를 통해 매번 신뢰성 있는 합성물을 확보할 수 있었음.
-TiO₂를 담체로 활용한 Pt-GO-TiO₂ 복합체를 합성하였으며, 이를 TEM, XPS 등을 통해 확인하였음. 또한 합성한 복합체의 전기화학적인 특성을 확인하였으며, 기존 상용화 촉매 이상의 성능을 확보할 수 있었으며, 가혹조건(연속 사이클 구동)에서도 기존 상용 촉매 대비 비활성화 정도가 극히 적은, 뛰어난 내구성 특성을 확인할 수 있었음.
-MoS₂를 담체로 활용한 Pt-GO-MoS₂ 복합체를 합성하였으며, 이를 TEM을 통해 확인하였으며, 기존에 합성한 신규 촉매와 상용 촉매와의 성능평가를 진행하였음. 결과는 상용품이나 기존에 합성한 촉매 대비 최소 1.5배 이상의 촉매 활성을 확인할 수 있었으며, 향후 MEA 제작평가를 통해 연료전지 촉매로써의 직접적인 성능을 확인할 예정임.

○ 연구개발결과의 중요성
-Mo백금 사용량 저감을 통한 연료전지 시스템 가격 저감에 기여할 수 있으며, 또한 카본 계열의 담체 사용으로 인한 산화 안정성 문제도 개선할 수 있음. 이를 통해 향후 시장 확대가 예상되는 수송용/발전용 연료전지의 성능향상에 적용되어 보급 확대에 큰 도움이 될 것으로 예상됨. 또한 개발된 비백금 계열 촉매 기술은 현재 백금 촉매를 대체할 수 있어, 산업 전반에 걸쳐 폭넓게 응용 가능함.
-본 연구에서는 나노 복합체 합성과 관련된 실험환경 구축 및 정규 프로토콜을 확립하는데 주력했으며, 본 연구결과물은 본 연구 기간동안 구축한 실제 수소를 활용한 연료전지 평가 시스템에 적용하며, MEA로 제작하여 실질적인 성능평가와 상용화에 적극활용될 예정임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (1) 연구목표 ... 4
• (2) 연구의 배경 ... 4
• (3) 연구의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• (1) Pt-GO 복합체1~4 ... 6
• (2) Pt-GO-TiO2 복합체5~8 ... 8
• (3) Pt-GO-MoS2 복합체9~12 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 13
• 4. 참고문헌 ... 14
• 5. 연구성과 ... 15
• 대표적 연구실적 ... 15
• 끝페이지 ... 18