기계/재료

저가의 양자교환막 연료전지용 비귀금속촉매제 연구진전

발행일 : 2011 / 08 / 19

최근, 중국과학원 대련화학물리연구소의 장화민(張華民)연구원이 이끄는 연구팀은 양자교환막연료전지용 非귀금속 촉매제인 질소도핑 나노탄소 비귀금속 촉매제 연구에서 성과를 올렸다. 연구성과는 Energy & Environmental Science(DOI: 10.1039/C1EE01437D)에 발표되었으며, 후속연구도 진행중에 있다.

이 연구는 카본 제로겔(carbon xerogel)에 피리딘 타입(Pyridine-type) N과 흑연모양 N의 원위치 도입을 통해 인접 탄소원자의 전기공급능력을 높였고 활성화된 탄소원자를 직접 흡착하여 산소분자를 환원할 수 있어 산소환원반응의 선택성을 높였다. 이번에 개발한 질소도핑 나노성분에는 극미량의 전이금속성분이 포함되었는데, 탄소구조에서 노출된 많은 에지결함은 촉매산화환원반응에 많은 활성 사이트를 제공함으로써 질소를 도핑한 카본베이스 비Pt촉매제가 높은 산화환원반응의 촉매활성, 안전성과 메탄올 중독방지능력을 지닐 수 있도록 하였다. 산성조건에서 촉매제의 전기화학적 안전성은 Pt/C촉매제보다 우수하며, 알칼리성 연료전지체계에서 질소도핑 나노탄소촉매제의 촉매활성은 Pt/C활성과 같은 수준이며, 게다가 안전성은 Pt/C촉매제보다 우수한 것으로 나타났다.

이 연구성과는 Pt베이스 촉매제의 높은 비용과 자원부족 등으로 인해 양자교환막 연료전지의 산업화발전을 제약하던 병목문제 해결을 위한 새로운 구상을 제공하였다. 또한 탄소재료를 에너지촉매 신소재의 기초재료로 발전시키고 응용연구를 추진함에 있어서 중요한 의의를 지닌다.

정보출처 : 대련화학물리연구소