KR102440780B1 - Method for manufacturing platinum group fuel cell catalyst support - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아세틸렌 블랙 지지체를 이산화탄소로 부활 처리(열처리)하여 백금족 연료전지 촉매 지지체를 만든다. 아세틸렌 블랙 지지체를 수증기가 아닌 이산화탄소로 부활 처리하면, 평균 직경 5~7nm 인 큰 기공을 아세틸렌 블랙 지지체에 형성할 수 있어, 평균 직경이 2~3nm 인 작은 백금족 촉매을 기공에 침투시켜 부착시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서 아세틸렌 블랙 지지체는 아세틸렌 블랙 입자들로 구성된다. 아세틸렌 블랙 입자는 흑연화도가 높은 뼈대부와, 흑연화도가 상대적으로 낮은 기지부로 구성된다. 이렇게 뼈대부가 있어 기지부에 평균직경이 5~7nm로 큰 기공을 형성해도, 뼈대부가 기지부가 안 무너지게 잘 지탱해 줄 수 있다.The present invention prepares a catalyst support for a platinum group fuel cell by activating (heat treatment) an acetylene black support with carbon dioxide. If the acetylene black support is activated with carbon dioxide instead of water vapor, large pores with an average diameter of 5 to 7 nm can be formed in the acetylene black support, and small platinum group catalysts with an average diameter of 2 to 3 nm can be attached to the pores by penetrating them. In addition, in the present invention, the acetylene black support is composed of acetylene black particles. Acetylene black particles are composed of a skeletal part having a high graphitization degree and a base part having a relatively low graphitization degree. Even if a large pore with an average diameter of 5 to 7 nm is formed in the base part because of this skeleton, the skeleton part can support the base part well without collapsing.

Description

백금족 연료전지 촉매 지지체 제조 방법{Method for manufacturing platinum group fuel cell catalyst support}Method for manufacturing platinum group fuel cell catalyst support

본 발명은 연료전지 촉매 지지체에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell catalyst support.

연료전지는 수소와 같은 연료를 이용하여 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 장치다. 연료전지는 동일한 전기화학반응의 속도에 있어서 평형전위에서 분극이 최소화할 수 있도록, 과전압을 최소로 하는 반응을 유도하는 것이 중요하다. 이를 위해서는 촉매입자의 분산도를 향상시키고, 반응에 참여할 수 있는 최적의 형태를 가져야 한다.A fuel cell is a device that converts chemical energy into electrical energy using fuel such as hydrogen. In the fuel cell, it is important to induce a reaction that minimizes the overvoltage so that the polarization at the equilibrium potential can be minimized at the same rate of the electrochemical reaction. To this end, it is necessary to improve the dispersibility of the catalyst particles and to have an optimal form to participate in the reaction.

보통 연료전지 구동 시 운전전위영역은 1.0-0.4V에 존재하는데, 연료전지 전극을 구성하는 탄소 성분의 경우 기체화 반응의 열역학적 산화 표준전위가 0.207V로 낮아, 이보다 높은 전위에서는 자연 산화가 발생하는 것을 막을 수는 없다.Normally, the operating potential region exists in the range of 1.0-0.4V when driving a fuel cell. In the case of the carbon component constituting the fuel cell electrode, the thermodynamic oxidation standard potential of the gasification reaction is as low as 0.207V, and natural oxidation occurs at a higher potential. can't stop it

즉, 연료전지의 구동 전압조건은 탄소에 대해 높은 산화 과전압이 발생시켜 열악한 손상분위기를 조장한다고 할 수 있으며, 연료전지의 시동 및 정지과정에서 전극으로 유입된 외부공기는 연료인 수소와 혼재하게 되어 그 경계를 중심으로 1.2V 이상의 고전위를 탄소에 유발하게 된다. 이러한 조건은 탄소 부식의 반응 속도를 가속시키게 되고, 결국 연료전지의 성능을 떨어뜨리고 수명을 단축시킨다.In other words, it can be said that the driving voltage condition of the fuel cell generates a high oxidative overvoltage with respect to carbon and promotes a poor damage atmosphere. A high potential of 1.2V or higher is induced in carbon around the boundary. These conditions accelerate the reaction rate of carbon corrosion, which in turn degrades the performance of the fuel cell and shortens its lifespan.

따라서, 이러한 탄소 부식 반응의 지연이 연료전지의 수명을 향상시키는 중요한 방안이라고 할 수 있다. 이에 대한 대책으로, 높은 비표면적을 가지는 탄소 지지체에 백금을 고분산 고비율로 담지하는 연구가 진행되고 있다.Therefore, it can be said that the delay of the carbon corrosion reaction is an important way to improve the lifespan of the fuel cell. As a countermeasure against this, research is being conducted to support platinum at a high dispersion and high ratio on a carbon support having a high specific surface area.

이렇게 높은 비표면적을 가지는 탄소 지지체를 만들기 위해 카본블랙을 수증기로 부활 처리하여 수많은 기공을 카본블랙에 형성한다.In order to make a carbon support having such a high specific surface area, carbon black is activated with water vapor to form numerous pores in the carbon black.

이렇게 카본블랙을 수증기로 부활 처리하면, 평균 2nm 미만의 수많은 기공이 카본블랙에 형성된다. 그러나, 이렇게 작은 기공에는 평균 직경이 2~3nm인 백금족 촉매를 부착하기 어렵다.When carbon black is activated with water vapor in this way, numerous pores with an average size of less than 2 nm are formed in the carbon black. However, it is difficult to attach a platinum group catalyst having an average diameter of 2-3 nm to such small pores.

그렇다고, 카본블랙에 3nm 보다 큰 기공을 형성할 경우, 큰 기공을 지탱해 줄 기지부가 현저하게 줄어들어, 더 이상 지지체 역할을 하기 어렵다.However, when pores larger than 3 nm are formed in carbon black, the base portion that will support the large pores is significantly reduced, making it difficult to serve as a support any longer.

한국등록특허(10-1774706)Korean Patent (10-1774706)

본 발명의 목적은, 상술한 문제를 해결할 수 있는 백금족 연료전지 촉매 지지체 제조 방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a method for preparing a catalyst support for a platinum group fuel cell that can solve the above problems.

상기 목적을 달성하기 위한 백금족 연료전지 촉매 지지체 제조 방법은,A method for producing a platinum group fuel cell catalyst support for achieving the above object,

아세틸렌 블랙 지지체를 준비하는 제1단계; 및A first step of preparing an acetylene black support; and

상기 아세틸렌 블랙 지지체를 100% 이산화탄소 분위기에서, 950℃ 내지 1100℃의 온도 범위에서 열처리하여, 상기 아세틸렌 블랙 지지체에 평균 직경 5~7nm의 기공을 형성하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.and a second step of heat-treating the acetylene black support in a 100% carbon dioxide atmosphere at a temperature range of 950° C. to 1100° C. to form pores having an average diameter of 5 to 7 nm in the acetylene black support.

본 발명은 아세틸렌 블랙 지지체를 이산화탄소로 부활 처리(열처리)하여 백금족 연료전지 촉매 지지체를 만든다. 아세틸렌 블랙 지지체를 수증기가 아닌 이산화탄소로 부활 처리하면, 평균 직경 5~7nm 인 큰 기공을 아세틸렌 블랙 지지체에 형성할 수 있어, 평균 직경이 2~3nm 인 작은 백금족 촉매을 기공에 침투시켜 부착시킬 수 있다.The present invention prepares a catalyst support for a platinum group fuel cell by activating (heat treatment) an acetylene black support with carbon dioxide. If the acetylene black support is activated with carbon dioxide instead of water vapor, large pores with an average diameter of 5 to 7 nm can be formed in the acetylene black support, and small platinum group catalysts with an average diameter of 2 to 3 nm can be attached to the pores by penetrating them.

본 발명에서 아세틸렌 블랙 지지체는 아세틸렌 블랙 입자들로 구성된다. 아세틸렌 블랙 입자는 흑연화도가 높은 뼈대부와, 흑연화도가 상대적으로 낮은 기지부로 구성된다. 이렇게 뼈대부가 있어 기지부에 평균직경이 5~7nm로 큰 기공을 형성해도, 뼈대부가 기지부가 안 무너지게 잘 지탱해 줄 수 있다.In the present invention, the acetylene black support is composed of acetylene black particles. Acetylene black particles are composed of a skeletal part having a high graphitization degree and a base part having a relatively low graphitization degree. Even if a large pore with an average diameter of 5 to 7 nm is formed in the base part because of this skeleton, the skeleton part can support the base part well without collapsing.

본 발명은 아세틸랜 블랙 지지체의 뼈대부와 기지부의 비율을 아세틸렌 블랙 지지체의 추가 열처리 온도 및 시간으로 조절하여, 아세틸렌 블랙 지지체의 뼈대부의 비율을 높인다. 뼈대부의 비율이 높을수록 기공이 뚫린 기지부를 잘 지탱해 줄 수 있다. 이렇게 비율이 높은 뼈대부가 있어 기지부에 평균직경이 5~7nm로 큰 기공을 형성해도, 뼈대부가 기지부가 안 무너지게 잘 지탱해 줄 수 있다.The present invention adjusts the ratio of the skeleton and the base of the acetylene black support to the additional heat treatment temperature and time of the acetylene black support to increase the ratio of the skeleton of the acetylene black support. The higher the ratio of the skeletal part, the better it can support the perforated base part. Even if a large pore with an average diameter of 5 to 7 nm is formed in the base part due to the high ratio of the skeletal part, the skeletal part can support the base part well without collapsing.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백금족 연료전지 촉매 지지체 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 아세틸렌 블랙 지지체와, 이를 구성하는 아세틸렌 블랙 입자들을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 아세틸렌 블랙 지지체가 추가 열처리되어, 뼈대부와 기지부의 성분비가 바뀌는 현상을 설명하기 위한 도면으로, 도 3(a)는 아세틸렌 블랙 지지체의 뼈대부와 기지부의 성분비율이 5:5 인 상태를 나타낸 도면이고, 도 3(b)는 아세틸렌 블랙 지지체의 뼈대부와 기지부의 성분비율이 6:4 인 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 추가 열처리된 아세틸렌 블랙 지지체가 회전원통에 담겨져 회전되면서 이산화탄소로 부활 처리되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 추가 열처리된 아셀틸렌 블랙 지지체를 수증기와 이산화탄소로 각각 부활 처리한 경우에, 백금족 연료전지 촉매 지지체의 기공 분포를 나타낸 그래프다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 백금족 연료전지 촉매 지지체와, 이를 구성하는 백금족 연료전지 촉매 입자를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 백금족 연료전지 촉매를 나타낸 도면이다.1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a catalyst support for a platinum group fuel cell according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing an acetylene black support and acetylene black particles constituting the acetylene black support according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a phenomenon that the acetylene black support according to an embodiment of the present invention is additionally heat-treated, and the composition ratio of the skeleton part and the base part changes. It is a view showing a state in which the component ratio of the branch is 5:5, and FIG. 3(b) is a view showing a state in which the component ratio of the skeleton part and the base part of the acetylene black support is 6:4.
4 is a view showing a state in which the additional heat-treated acetylene black support is immersed in a rotating cylinder and rotated while being activated with carbon dioxide.
FIG. 5 is a graph showing the pore distribution of the platinum group fuel cell catalyst support when the additional heat-treated acetylene black support was activated with water vapor and carbon dioxide, respectively.
6 is a view showing a platinum group fuel cell catalyst support and platinum group fuel cell catalyst particles constituting the catalyst support according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing a platinum group fuel cell catalyst according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 백금족 연료전지 촉매 지지체 제조 방법을 자세히 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a catalyst support for a platinum group fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1에 도시된 바와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 백금족 연료전지 촉매 지지체 제조 방법은,As shown in FIG. 1 , the method for preparing a catalyst support for a platinum group fuel cell according to an embodiment of the present invention includes:

아세틸렌 블랙 지지체를 준비하는 제1단계(S11); 및A first step of preparing an acetylene black support (S11); and

상기 아세틸렌 블랙 지지체를 100% 이산화탄소 분위기에서, 950℃ 내지 1100℃의 온도 범위에서 열처리하여, 상기 아세틸렌 블랙 지지체에 평균 직경 5~7nm의 기공을 형성하는 제2단계(S12)로 구성된다.A second step (S12) of heat-treating the acetylene black support in a 100% carbon dioxide atmosphere at a temperature range of 950° C. to 1100° C. to form pores with an average diameter of 5 to 7 nm in the acetylene black support.

이하, 제1단계(S11)를 설명한다.Hereinafter, the first step (S11) will be described.

도 2에 도시된 바와 같은, 아세틸렌 블랙 지지체(20)를 준비한다.As shown in FIG. 2 , an acetylene black support 20 is prepared.

아세틸렌 블랙 지지체 특성Acetylene Black Support Properties

아세틸렌 블랙 지지체(20)는 아세틸렌 블랙 입자(21)들로 구성된다.The acetylene black support 20 is composed of acetylene black particles 21 .

아세틸렌 블랙 입자(21)를 이산화탄소로 열처리 처리(부활 처리)하면, 백금족 연료전지 촉매 입자(11, 도6참조)가 된다.When the acetylene black particles 21 are heat-treated with carbon dioxide (revitalization treatment), they become platinum-group fuel cell catalyst particles 11 (refer to FIG. 6).

아세틸렌 블랙 입자(21)는 아세틸렌 열분해시 발생하는 열로 1800℃의 비교적 고온에서, 0.001초라는 짧은 시간에 형성된다.The acetylene black particles 21 are formed in a short time of 0.001 seconds at a relatively high temperature of 1800° C. due to heat generated during thermal decomposition of acetylene.

도 2에 도시된 바와 같이, 아세틸렌 블랙 입자(21)는 흑연화도가 높은 뼈대부(21a)와 흑연화도가 상대적으로 낮은 기지부(matrix, 21b)로 구성된다. 흑연화도는 d002 값이 작을수록, Lc 및 La 값이 클수록 증가하므로, 뼈대부(21a)는 기지부(21b)에 비해, d002 값이 작고, Lc 및 La 값이 크다. 여기서, d002는 XRD 분석에서 결정면의 간격을 나타내고, Lc 및 La는 XRD 분석에서 격자상수를 나타낸다.As shown in FIG. 2 , the acetylene black particles 21 are composed of a skeletal part 21a having a high graphitization degree and a matrix 21b having a relatively low graphitization degree. Since the graphitization degree increases as the d002 value is small and the Lc and La values increase, the skeletal part 21a has a small d002 value and has a large Lc and La value compared to the base part 21b. Here, d002 represents the spacing of crystal planes in XRD analysis, and Lc and La represent lattice constants in XRD analysis.

아세틸렌 블랙 지지체 추가 열처리Additional heat treatment of acetylene black support

본 실시예에서는, 아세틸렌 블랙 지지체(20)를 설정된 온도와 설정된 시간에서 추가 열처리하여, 아세틸렌 블랙 입자(21)를 더 흑연화 시킨다. 이러한 원리로, 뼈대부(21a)와 기지부(21b)의 성분비율을 조절할 수 있다.In this embodiment, the acetylene black support 20 is further heat treated at a set temperature and set time to further graphitize the acetylene black particles 21 . With this principle, the component ratio of the skeleton portion 21a and the base portion 21b can be adjusted.

아세틸렌 블랙 입자(21)의 뼈대부(21a)가 많아질수록, 백금족 연료전지 촉매 지지체(10, 도 6참조)의 내구성이 좋아져, 수많은 큰 직경(5~7nm)을 가진 기공이 형성된 기지부(21b)를 잘 지탱해 줄 수 있다.As the number of the skeleton parts 21a of the acetylene black particles 21 increases, the durability of the platinum group fuel cell catalyst support 10 (see FIG. 6) improves, and the base part with pores having numerous large diameters (5-7 nm) ( 21b) can be well supported.

다만, 뼈대부(21a)가 너무 많아지고 상대적으로 기지부(21b)가 적어지면, 기공(11c)을 쉽게 만들 수 있는 기지부(21b)가 뼈대부(21a)에 비해 적어질 수 있다. 따라서, 기공(11c)을 충분하게 만들 수 있을 정도로 기지부(21b)를 남겨둔 상태에서, 뼈대부(21a를 가급적 많이 만들기 위해서, 아세틸렌 블랙 지지체(20)의 추가 열처리 온도(1100~2500℃)와 추가 열처리 시간(1~15시간)을 조절한다.However, if the skeleton portion 21a is too large and the base portion 21b is relatively small, the base portion 21b capable of easily forming the pore 11c may be less than the skeleton portion 21a. Therefore, in a state in which the base portion 21b is left enough to make the pores 11c sufficient, in order to make the skeleton portion 21a as much as possible, the additional heat treatment temperature of the acetylene black support 20 (1100 to 2500 ° C) and Adjust the additional heat treatment time (1-15 hours).

일 예로, 아세틸렌 블랙 지지체(20)를 열처리(1900℃, 5시간)하여, 도 3(a)에 도시된 아세틸렌 블랙 입자(21)의 뼈대부(21a)와 기지부(21b)의 성분비율(5:5)을, 도 3(b)에 도시된 아세틸렌 블랙 입자(21')의 뼈대부(21a')와 기지부(21b')의 성분비율(6:4)로 조절할 수 있다. 이렇게, 아세틸렌 블랙 지지체(20)의 추가 열처리 온도 및 시간을 조절하여, 아세틸렌 블랙 입자(21)의 뼈대부(21a)와 기지부(21b)의 성분비율을 다양하게 조절할 수 있다.As an example, by heat-treating the acetylene black support 20 (1900° C., 5 hours), the component ratio ( 5:5), can be adjusted to the component ratio (6:4) of the skeleton part 21a' and the base part 21b' of the acetylene black particle 21' shown in FIG. 3(b). In this way, by controlling the additional heat treatment temperature and time of the acetylene black support 20, the component ratio of the skeleton portion 21a and the base portion 21b of the acetylene black particles 21 can be variously adjusted.

이하, 제2단계(S12)를 설명한다.Hereinafter, the second step (S12) will be described.

추가 열처리된 아세틸렌 블랙 지지체(20')를, 100% 이산화탄소 분위기하에서 950℃ 내지 1100℃의 온도 범위에서 열처리한다. 열처리는 8시간 내지 15시간 동안 이루어진다. The additional heat-treated acetylene black support 20' is heat-treated in a temperature range of 950° C. to 1100° C. under 100% carbon dioxide atmosphere. The heat treatment is performed for 8 to 15 hours.

다만, 950℃ 내지 1100℃ 온도에서는 부활 처리가 충분히 이루어지지 못한다. 그렇다고, 부활 처리 온도를 1100℃ 이상으로 높이면, 추가 열처리된 아세틸렌 블랙 지지체(20')의 흑연화가 다시 진행되어, 추가 열처리를 통해 애써 맞춰 놓은 아세틸렌 블랙 입자(21')의 뼈대부(21a')와 기지부(21b')의 성분비율이 다 망가지게 된다.However, at a temperature of 950° C. to 1100° C., the activation treatment is not sufficiently performed. However, if the activation treatment temperature is raised to 1100° C. or higher, the graphitization of the additionally heat-treated acetylene black support 20' proceeds again, and the skeleton 21a' of the acetylene black particles 21' painstakingly matched through the additional heat treatment. And the component ratio of the base portion (21b') is ruined.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 실시예에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 회전원통(1) 안에 추가 열처리된 아세틸렌 블랙 지지체(20')를 넣고, 회전원통(1)을 1~100 rpm으로 회전시키면서, 회전원통(1) 안에 이산화탄소를 공급하면서 열처리한다. 이때, 이산화탄소는 1L/hr 내지 30L/hr 양으로 공급된다.In order to solve this problem, in this embodiment, as shown in FIG. 4, an additional heat-treated acetylene black support 20' is put in the rotating cylinder 1, and the rotating cylinder 1 is rotated at 1 to 100 rpm. While rotating, heat treatment is performed while supplying carbon dioxide into the rotary cylinder (1). At this time, carbon dioxide is supplied in an amount of 1L/hr to 30L/hr.

회전원통(1) 안에서, 추가 열처리된 아세틸렌 블랙 지지체(20')는 지속적으로 상하로 움직이고 회전된다. 그러면, 이산화탄소가 추가 열처리된 아세틸렌 블랙 지지체(20')의 외부는 물론 내부까지 골고루 침투되어, 추가 열처리된 아세틸렌 블랙 지지체(20')를 구성하는 아세틸렌 블랙 입자(21')의 뼈대부(21a')와 기지부(21b')의 성분비율이 망가지지 않는 한도에서, 부활 처리가 충분히 이루어진다. In the rotary cylinder 1, the further heat-treated acetylene black support 20' is continuously moved up and down and rotated. Then, carbon dioxide is evenly permeated to the inside as well as the outside of the additionally heat-treated acetylene black support 20', and the skeleton 21a' of the acetylene black particles 21' constituting the additionally heat-treated acetylene black support 20'. ) to the extent that the component ratio of the base portion 21b' is not damaged, the activation process is sufficiently performed.

도 4에 도시된 회전원통(1)과 이를 회전시키는 구동부(미도시), 회전원통(1)에 이산화탄소를 주입하고, 회전원통(1)으로부터 배기가스를 배출시키는 구성은, 공지된 기술로 구현 가능하므로, 자세한 설명은 생략한다.The configuration for injecting carbon dioxide into the rotating cylinder 1 shown in FIG. 4 and a driving unit (not shown) for rotating it, and for injecting carbon dioxide into the rotating cylinder 1 and discharging exhaust gas from the rotating cylinder 1 is implemented by a known technology. Since it is possible, a detailed description will be omitted.

도 5에 도시된 바와 같이, 추가 열처리된 아세틸렌 블랙 지지체(20')를 100% 이산화탄소로 부활 처리하면 추가 열처리된 아세틸렌 블랙 지지체(20')에 평균 직경 5~7nm의 기공이 형성된다. 반면, 추가 열처리된 아세틸렌 블랙 지지체(20')를 100% 수증기로 부활 처리하면 추가 열처리된 아세틸렌 블랙 지지체(20')에 평균 2nm 미만의 기공이 형성된다.5, when the additional heat treatment acetylene black support 20' is activated with 100% carbon dioxide, pores having an average diameter of 5 to 7 nm are formed in the additional heat treatment acetylene black support 20'. On the other hand, when the additional heat treatment acetylene black support 20' is activated with 100% water vapor, pores having an average size of less than 2 nm are formed in the additional heat treatment acetylene black support 20'.

제1단계(S11) 및 제2단계(S12)를 거쳐, 도 6에 도시된 바와 같이, 평균 직경 5~7nm의 기공(11c)을 가진 백금족 연료전지 촉매 지지체(10)가 만들어진다.Through the first step (S11) and the second step (S12), as shown in FIG. 6 , the platinum group fuel cell catalyst support 10 having pores 11c having an average diameter of 5 to 7 nm is prepared.

백금족 연료전지 촉매 지지체(10)는 백금족 연료전지 촉매 입자(11)들로 구성된다. 백금족 연료전지 촉매 입자(11) 하나하나는 뼈대부(11a), 기지부(11b), 기공(11c)으로 구성된다. 백금족 연료전지 촉매 입자(11)의 뼈대부(11a), 기지부(11b)는, 추가 열처리된 아세틸렌 블랙 입자(21')의 뼈대부(21a')와 기지부(21b')로부터 만들어지므로, 백금족 연료전지 촉매 입자(11)의 뼈대부(11a), 기지부(11b)와 추가 열처리된 아세틸렌 블랙 입자(21')의 뼈대부(21a')와 기지부(21b')는 결국 동일한 구성이다.The platinum group fuel cell catalyst support 10 is composed of platinum group fuel cell catalyst particles 11 . Each platinum group fuel cell catalyst particle 11 is composed of a skeleton portion 11a, a base portion 11b, and pores 11c. Since the skeleton part 11a and the base part 11b of the platinum group fuel cell catalyst particle 11 are made from the skeleton part 21a' and the base part 21b' of the acetylene black particles 21' that have been further heat-treated, The skeleton part 11a and the base part 11b of the platinum group fuel cell catalyst particle 11 and the skeleton part 21a' and the base part 21b' of the additionally heat-treated acetylene black particle 21' have the same configuration. .

도 7에 도시된 바와 같이, 연료전지 촉매 지지체(10)의 기공(11c)에 평균 직경 2~3nm인 백금족 촉매(5a)를 부착시켜, 백금족 연료전지 촉매(5)를 만든다. 백금족 촉매(5a)로는, 백금 촉매, 팔라듐 촉매, 로듐 촉매, 이리듐 촉매, 오스뮴 촉매, 레늄 촉매가 있다. 연료전지 촉매 지지체(10)의 기공(11c)의 평균 직경이 5~7nm이므로, 2~3nm인 백금족 촉매(5a)가 기공(11c)에 쉽게 침투하여 부착될 수 있다.As shown in FIG. 7 , a platinum group catalyst 5a having an average diameter of 2 to 3 nm is attached to the pores 11c of the fuel cell catalyst support 10 to prepare a platinum group fuel cell catalyst 5 . Examples of the platinum group catalyst 5a include a platinum catalyst, a palladium catalyst, a rhodium catalyst, an iridium catalyst, an osmium catalyst, and a rhenium catalyst. Since the average diameter of the pores 11c of the fuel cell catalyst support 10 is 5 to 7 nm, the platinum group catalyst 5a having a diameter of 2 to 3 nm can easily penetrate and attach to the pores 11c.

1: 회전원통 5: 백금족 연료전지 촉매
10: 백금족 연료전지 촉매 지지체 11: 연료전지 촉매 입자
11a: 뼈대부 11b: 기지부
20: 아세틸렌 블랙 지지체 21: 아세틸렌 블랙 입자
21a: 뼈대부 21b: 기지부 1: Rotary cylinder 5: Platinum group fuel cell catalyst
10: platinum group fuel cell catalyst support 11: fuel cell catalyst particles
11a: skeleton 11b: base
20: acetylene black support 21: acetylene black particles
21a: skeleton 21b: base

Claims (3)

흑연화도가 높은 뼈대부와 흑연화도가 상대적으로 낮은 기지부로 구성된 아세틸렌 블랙 입자들로 구성된 아세틸렌 블랙 지지체를 준비하는 제1단계; 및
상기 뼈대부와 상기 기지부의 성분비율이 변하지 않도록,
상기 아세틸렌 블랙 지지체를 회전원통 안에 넣고 상기 회전원통을 1~100 rpm으로 회전시켜, 상기 아세틸렌 블랙 지지체가 상기 회전원통 안에서 지속적으로 상하로 이동 및 회전되는 동안,
상기 회전원통 안에 이산화탄소를 넣어, 100% 이산화탄소 분위기에서, 상기 아세틸렌 블랙 지지체를 950℃ 내지 1100℃의 온도 범위에서 열처리하여,
상기 아세틸렌 블랙 지지체에 평균 직경 5~7nm의 기공을 형성하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 백금족 연료전지 촉매 지지체 제조 방법.A first step of preparing an acetylene black support composed of acetylene black particles composed of a skeleton portion having a high degree of graphitization and a base portion having a relatively low graphitization degree; and
so that the composition ratio of the skeleton and the base does not change,
Put the acetylene black support in the rotating cylinder and rotate the rotating cylinder at 1 to 100 rpm, while the acetylene black support is continuously moved and rotated up and down in the rotating cylinder,
By putting carbon dioxide in the rotating cylinder, in a 100% carbon dioxide atmosphere, the acetylene black support is heat-treated in a temperature range of 950 ° C. to 1100 ° C.,
and a second step of forming pores having an average diameter of 5 to 7 nm in the acetylene black support. 삭제delete 삭제delete
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