화학공학소재연구정보센터
홈 로그인 로그아웃 연락처 사이트맵
Applied Chemistry for Engineering, Vol.21, No.6, 697-701, December, 2010
Export Citation
개미산 연료전지에서 연료극 팔라듐 촉매의 반응에 대한 연구
A Study on Reactions of Palladium Anode Catalyst in Direct Formic Acid Fuel Cells
한종희, 김진수1, 윤성필, 남석우, 임태훈, 권용재2, †
  • 한국과학기술연구원 연료전지센터
  • 1경희대학교 화학공학과
  • 2인하공업전문대학 화공환경과
Jonghee Han, Jinsoo Kim1, Sung Pil Yoon, Suk Woo Nam, Tae-Hoon Lim, and Yongchai Kwon2, †
  • Fuel Cell Research Center, KIST, Seoul 130-650, Korea
  • 1Department of Chemical Engineering, Kyung Hee University, Gyeonggi-do 446-701, Korea
  • 2Department of Chemical and Environmental Technology, Inha Technical College, Incheon 402-752, Korea
E-mail:
초록
팔라듐을 연료극 촉매로 이용한 개미산 연료전지에서의 성능과 팔라듐 촉매의 전기화학적 특성 분석을 수행하였다. 연구를 위해 사용된 팔라듐 촉매는 직접페인트법에 의해 제조되어 전해질 위에 코팅되었다. 개미산 연료전지를 연속적으로 반복 운행 했을 때, 팔라듐 촉매의 활성 및 개미산 연료전지의 분극 곡선 성능이 지속적으로 감소하였다. 이러한 거동은, 연료전지의 운행동안 팔라듐 촉매와 포매이트 및 수산화 이온간 전기화학적 반응에 의한 결합에 따른 팔라듐 촉매의 활성 저하 때문인 것으로 생각된다. 이러한 팔라듐 촉매의 활성 저하를 설명하고, 팔라듐 촉매와 개미산 연료전지의 활성을 되살리려는 실험이 선형 전압 인가법에 의해 수행되었다. 1.0볼트의 최대 전압을 가진 역방향 선형전압 인가 실험 후에 팔라듐 촉매의 활성 및 개미산 연료전지의 분극 곡선 성능이 되살아났다. 이는 역방향 선형 전압인가법에 의해, 포매이트 및 수산화 이온들과의 결합되어 있던 팔라듐 촉매의 결합이 끊어지면서 팔라듐 촉매의 활성이 되살아났기 때문인 것으로 분석되었다.
We investigate the cell performance and characteristics of a direct formic acid fuel cell (DFAFC) using palladium (Pd) as a catalyst for anode. Pd is deposited on the electrolyte using the “direct paint” method. From a continuous three time-test of the polarization curve of the DFAFC, it is found that the catalytic activity of Pd and the cell performance of DFAFC steadily degrade as the tests are proceeded. This behavior may be due to the deactivation of Pd by formate (COOH) and hydroxyl (OH) groups, which are electrochemically dissociated from formic acid solution. Estimations of the degradation, followed by reactivation in activity of Pd catalyst and DFAFC cell performance are implemented by linear voltage sweep tests going in both positive and negative directions. When the maximum voltage of 1.0 V versus DHE is applied to the cell while a linear voltage sweep test going in negative directions, the activity of Pd catalyst and the DFAFC cell performance recover by the rehabilitation in activity of the deactivated Pd.
Keywords:direct formic acid fuel cells;palladium poisoning;fuel cell reactions
  1. Rice C, Ha RI, Masel RI, Waszczuk P, Wieckowski A, Barnard T, J. Power Sources, 111(1), 83 (2002)
  2. Yu XW, Pickup PG, J. Power Sources, 182(1), 124 (2008)
  3. Zhu YM, Ha SY, Masel RI, J. Power Sources, 130(1-2), 8 (2004)
  4. Ha S, Larsen R, Zhu Y, Masel RI, Fuel Cells., 4, 337 (2004)
  5. Choi JH, Jeong KJ, Dong Y, Han J, Lim TH, Lee JS, Sung YE, J. Power Sources, 163(1), 71 (2006)
  6. Rice C, Ha S, Masel RI, Wieckowski A, J. Power Sources, 115(2), 229 (2003)
  7. Waszczuk P, Barnard T, Rice C, Masel RI, Wieckowski A, Electrochem. Commun., 4, 599 (2002)
  8. Zhang LL, Lu TH, Bao JC, Tang YW, Li C, Electrochem. Commun., 8, 1625 (2006)
  9. Uhm SY, Chung ST, Lee J, Electrochem. Commun., 9, 2027 (2007)
  10. Misse CM, Jung WS, Jeong KJ, Lee JK, Lee J, Han JH, Yoon SP, Nam SW, Lim TH, Hong SA, J.Power Sources., 162, 532 (2005)
  11. Capon A, Parsons R, J. Electroanal. Chem., 45, 205 (1973)
  12. Capon A, Parsons R, J. Electroanal. Chem., 44, 239 (1973)
  13. Iwasita T, Xia XH, Herrero E, Liess HD, Langmuir, 12(17), 4260 (1996)
  14. Weber M, Wang JT, Wasmus S, Savinell RF, J. Electrochem. Soc., 143(7), L158 (1996)
  15. Zhou XC, Xing W, Liu CP, Lu LH, Electrochem. Commun., 9, 1469 (2007)
  16. Zhu YM, Khan Z, Masel RI, J. Power Sources, 139(1-2), 15 (2005)
  17. Jung WS, Han JH, Ha S, J. Power Sources, 173(1), 53 (2007)
  18. Larsen R, Ha S, Zakzeski J, Masel RI, J. Power Sources, 157(1), 78 (2006)
  19. Xia XH, Iwasita T, J. Electrochem. Soc., 140, 2559 (1993)
  20. Arenz M, Stamenkovic V, Ross PN, Markovic NM, Surf.Sci., 573, 57 (2005)
  21. Larsen R, Masel RI, Electrochem. Solid State Lett., 7(6), A148 (2004)
  22. Ha S, Rice CA, Masel RI, Wieckowski A, J. Power Sources, 112(2), 655 (2002)
  23. Mrozek MF, Luo H, Weaver MJ, Langmuir, 16(22), 8463 (2000)
  24. Pan YH, Zhang RM, Blair SL, Electrochem. Solid State Lett., 12(3), B23 (2009)
  25. Miyake H, Okada T, Samjeske G, Osawa M, Phys. Chem. Chem. Phys., 10, 3662 (2008)
  26. Uhm S, Chung ST, Lee J, J. Power Sources, 178(1), 34 (2008)
  27. Rand DAJ, Woods R, J. Electroanal. Chem., 31, 29 (1971)
  28. Pavese AG, Solis VM, Giordano MC, Electrochimi. Acta., 32, 1213 (1987)