| 학회 | 한국화학공학회 |
| 학술대회 | 2016년 가을 (10/19 ~ 10/21, 대전컨벤션센터) |
| 권호 | 22권 2호, p.2481 |
| 발표분야 | 촉매 및 반응공학 |
| 제목 | Highly active ordered mesoporous Fe/N/C catalyst for oxygen reduction reaction in alkaline ion exchange membrane fuel cell |
| 초록 | 고분자 전해질 연료전지 (PEFC) 는 차세대 에너지 동력원으로 많은 각광을 받고 있다. PEFC 의 양극에서는 산소환원 반응 (ORR) 이 일어나는데, 이 반응의 높은 과전압은 PEFC 가 상용화 되는 데 걸림돌이 되는 것 중 하나이다. 이 과전압을 줄이기 위해서 백금 촉매를 양극에 사용하게 되고, 백금 전극의 높은 가격과 낮은 안정성은 PEFC 의 가격을 크게 올리는 요인이다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 비-귀금속계 촉매에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. Fe/N/C 는 비-귀금속계 촉매 중 가장 높은 ORR 촉매활성을 보이는 물질이다. Fe/N/C 의 촉매활성을 극대화하기 위해서는 두 가지 요소가 필요한데, 첫 번째는 적절한 촉매점의 생성이다. 철 이온이 탄소 basal plane 에 있는 질소작용기에 다중 배위되어 있는 형태인 Fe-Nx/C 촉매점이 높은 ORR 활성을 가지는 촉매점이라고 알려져 있다. 촉매점 외 또 다른 중요한 요소는 촉매 입자 내에서의 물질전달 저항이다. 촉매의 다공성 구조를 정밀하게 제어함으로써 물질전달 저항을 최소화 할 수 있다. 본 연구에서는 연질주형법을 이용하여 Fe-Nx/C site 를 가지고 있으면서 규칙적 메조다공성 구조를 가지는 Fe/N/C 촉매를 간단하게 합성하였다. 본 연구에서 합성한 Fe/N/C 촉매는 반쪽 전지실험에서 Pt/C 와 같은 수준의 동역학적 활성을 보였으며, 단전지 실험에서 Pt/C 보다 40% 높은 출력 밀도를 보였다. |
| 저자 | 문영동1, 김민정2, 성영은2, 이진우1 |
| 소속 | 1포항공과대, 2서울대 |
| 키워드 | 산화환원촉매 |
| 원문파일 | 초록 보기 |
