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한국전기화학회 한국전기화학회

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Vol.16, No.1, February 2013

Synthesis and Characterization of Non-precious Metal Co-PANI-C Catalysts for Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Cathodes고분자 전해질 연료전지 캐소드용 코발트-폴리아닐린-탄소로 구성된 비귀금속 촉매의 제조 및 특성 평가
JKES Vol.16, No.1, pp.52-58, February 2013
DOI : 10.5229/JKES.2013.16.1.51
Jong-Ho Choi*최종호*
Department of New and Renewable Energy, Kyungil University, Gyeongsan-si 712-701, Korea경일대학교 신재생에너지학과
고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC) 상용화를 위해 해결해야 할 과제 중의 하나인 가격 저감을 이루기 위한 방법으로 백금 촉매를 대신할 비귀금속 (non-precious metal) 촉매 제조에 관한 연구를 수행하였다. 비귀금속 촉매의 합성은 산소환원반 응(oxygen reduction reaction, ORR)의 활성점으로 알려져 있는 코발트-질소(Co-N) 결합을 형 성하기 위해 질소를 포함하는 폴리아닐린(PANI)과 코발트염(Co precursor), 그리고 카본 블랙 (C)을 일정한 비율대로 혼합한 후 특별한 열처리 과정 없이 단순한 화학적 환원법에 제조되었다. 제조된 Co-PANI-C 복합 촉매의 구조 분석을 위해 X-선 회절분석(X-ray diffraction, XRD)과 열중량분석(thermogravimetric analysis, TGA)을 실시하였고, ORR에 대한 활성을 평가하기 위 해 rotating disk electrode(RDE) 및 rotating ring disk electrode(RRDE) 측정을 수행하였다. 그 결과 Co-PANI-C 복합 촉매는 ORR반응에 대한 개시 전압은 백금 촉매보다 60 mV 밖에 낮지 않은 값을 보였지만, 반응에 의해 발생되는 환원 전류는 여전히 백금 촉매보다 낮은 값을 보였다. 이 밖에도 전극 회전 속도에 따른 ORR 특성 변화, 전압 사이클 회수에 따른 내구성 변화, 연료전지 적용 시 성능 변화에 대해 논의할 것이다.
Keyword : Non-precious metal catalyst, Polyaniline, Cobalt, Oxygen reduction reaction.

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