| 새로운 저원가 고효율 양성자 교환막 연료 전지 음극 촉매 | ||
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 최근, 중국과학기술대학 교수 쩡제(曾傑) 프로젝트팀은 미국 애크런대학(University of Akron) 교수 펑전멍(彭振猛), 상하이응용물리연구소 교수 쓰루이(司銳) 등과 공동으로 양성자 교환막 연료전지(PEMFCs) 음극 촉매 연구 분야에서 중요한 성과를 거두었다. 연구팀은 앙상블 효과를 기반으로 로듐 원자가 도핑된 백금 극세 나노선(Ultrafine nanowire) 촉매를 설계하였다. 해당 촉매는 연료전지 음극 산화환원반응 중에서 고활성 및 고안정성을 나타냄과 아울러 귀금속 백금의 사용량을 대폭 절감시킬 수 있어 청정에너지 전환 기술의 상업화 응용을 추진하였다. 관련된 연구 성과는 최근 Journal of the American Chemical Society(JACS) 저널에 게재되었다. 수소연료전지 등 양성자 교환막 연료전지는 자동차 동력전지 및 모바일 파워 서플라이 전원 분야에서 광범위한 전망을 보유한 청정에너지 전환 기술이다. 그러나 해당 전지의 음극 산화환원반응은 대량의 귀금속 백금을 촉매로 사용하기에 관련 부품의 제조 원가가 높아 해당 기술의 상업화를 제한한다. 산화환원반응에서 백금 촉매의 질량활성 향상은 백금의 사용량을 효과적으로 줄일 수 있으며 따라서 원가도 낮출 수 있다. 기존에 촉매의 백금 이용률을 향상시키는 방법은 아주 많고 또한 질량활성도 높지만 대부분 촉매는 안정성이 낮다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 연구팀은 백금계 촉매의 차원 조절을 통하여 대칭성 및 탄소 담체 접촉 면적을 개변시킴과 아울러 로듐 원자를 첨가하여 안정성을 향상시켰다. 로듐 원자가 도핑된 백금 극세 나노선의 지름은 1.3 ㎚이며 백금 원자 이용률은 최대로 48.6%에 달한다. 탄소 담체 로듐 원자 도핑 백금계 극세 나노선의 질량활성, 비활성(Specific activity)은 각각 상업용 백금 탄소 촉매의 7.8배, 5.4배에 달하며 또한 해당 촉매를 산소 기체 조건에서 10,000 라운드 순환 사용한 후에도 오직 9.2%의 질량활성 성능이 손실되지만 상업용 백금 탄소 촉매는 산소 기체 조건에서 10,000 라운드 순환 사용한 후 질량활성 성능 손실이 72.3%에 달한다. 정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2017-07/05/content_373008.htm?div=-1 |
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