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

서지정보

· 발행기관 : 한국공업화학회
· 수록지 정보 : 공업화학 / 25권 / 1호 / 78 ~ 83페이지
· 저자명 : 양종원, 현규환, 추천호, 권용재

초록

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 산소환원반응성및 연료전지의 전기적 성능이 측정되고 상업적으로 사용되는 백금 촉매와 해당하는 결과들이 비교되었다. 성능 및특성 비교를 위해, 백금 합금 촉매들의 입자크기와 분포는 투과전자현미경에 의해 관측되었고 활성표면적은 반복주사전압-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 특성인입자크기 및 분포 및 활성표면적은 상용 백금 촉매와 그 특성이 비슷하였다. 촉매들의 산소환원반응성의 경우에도백금 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 평가했을때, 백금 합금 촉매들은 상용백금 촉매보다 더 우수한 0.6 V에서 전류밀도 및 최대출력밀도 값을 나타내었다. 이를토대로 수정된 폴리올법에 의해 합성된 백금 합금 촉매들은 상용백금 촉매보다 비슷하거나 우수한 산소환원반응성및 완전지 성능을 가질 수 있음을 제시하였다.

영어초록

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 cells (PEMFCs), their catalytic and ORR activities and electricalperformance were investigated and compared with those of commercial Pt/C. Their particle sizes, particle distributionsand electrochemically active surface areas (EAS) were measured by TEM and cyclic voltammetry (CV), while their ORRactivity and electrical performance were explored using linear sweeping voltammetries with rotating disk electrodes and rotatingring-disk electrodes as well as PEMFC single cell tests. TEM and CV measurements show that PtM/Cs have the compatibleparticle size and EAS with Pt/C. When it comes to ORR activity, PtM/C showed the equivalent or better half-wave potential,kinetic current density, transferred electron number per oxygen molecule and H2O2 production(%) to or than commericalPt/C. Based on results gained by the three electrode tests, when the PEMFC single cell tests were carried out, the currentdensity measured at 0.6 V and maximum power density of PEMFC single cell adopting PtM/C catalysts were better thanthose adopting Pt/C catalyst. It is therefore concluded that PtM/C catalysts synthesized by modified polyol can result in theequivalent or better ORR catalytic capability and PEMFC performance to or than commercial Pt/C catalyst.

참고자료

· 없음