KR20100009470A - Carrier structure using inorganic membrane, and method for manufacturing thereof - Google Patents
Carrier structure using inorganic membrane, and method for manufacturing thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR20100009470A KR20100009470A KR1020090036439A KR20090036439A KR20100009470A KR 20100009470 A KR20100009470 A KR 20100009470A KR 1020090036439 A KR1020090036439 A KR 1020090036439A KR 20090036439 A KR20090036439 A KR 20090036439A KR 20100009470 A KR20100009470 A KR 20100009470A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carrier
- metal
- carrier structure
- carrier module
- layer
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 42
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 48
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 44
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 44
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 33
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 32
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 claims description 4
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 claims description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- 239000002198 insoluble material Substances 0.000 claims description 3
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 26
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 47
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 34
- 230000008569 process Effects 0.000 description 17
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 15
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 13
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 6
- 239000002585 base Substances 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 5
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 4
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 239000006262 metallic foam Substances 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 4
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 1
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/64—Pore diameter
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/34—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
- B01J37/348—Electrochemical processes, e.g. electrochemical deposition or anodisation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 담체 구조와 그 담체의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양극 산화 반응을 이용하여 다수의 기공을 포함하는 무기 피막으로 이루어지는 무기막을 제조하고, 이를 담체에 적용함으로써, 가스 정화 등 기체 반응에 이용 가능하며, 태양 전지의 광 흡수층 및 전자 수용체로서도 이용 가능한 담체 구조 및 그 담체의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a carrier structure and a method for producing the carrier, and more particularly, by using an anodic oxidation reaction, an inorganic membrane made of an inorganic film containing a plurality of pores, and applied to the carrier, thereby purifying a gas such as gas purification. The present invention relates to a carrier structure which can be used for the reaction and can also be used as a light absorbing layer and an electron acceptor of a solar cell, and a method for producing the carrier.
일반적으로 배기 가스 정화용 담체는 세라믹을 주 재료로 하는 담체에 배기 가스 정화용 촉매 물질인 백금 등 귀금속을 코팅하여 생산한다.In general, an exhaust gas purification carrier is produced by coating a noble metal such as platinum, which is a catalyst material for exhaust gas purification, on a carrier mainly made of ceramic.
이하, 도면을 참조하여 종래 기술 및 종래 기술이 지닌 문제점을 기술하기로 한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described a problem with the prior art and the prior art.
도 1 내지 도 3은 종래의 배기 가스 정화용 담체 구조를 도시한 도면으로 도면 부호 3은 담체를 나타낸다.1 to 3 is a view showing a conventional structure for supporting the exhaust gas
상기 담체(3)의 재질은 세라믹으로 구성되며, 상기 담체(3)를 압출할 수 있도록 금형 케이스(21)를 형성하고, 상기 금형 케이스(21)의 내부에 다수의 기공홀(25)과 기공벽(26)을 형성한 금형부(23)가 형성된다.The material of the
상기 금형 케이스(21) 내부 일측에 담체(3)의 주재료를 넣은 다음 일정한 방향으로 힘을 가할 수 있도록 가압부(22)가 형성된다.The
즉, 금형 케이스(21)의 내부에 다수의 기공홀(25)을 형성한 금형부(23)와 가압부(22)의 사이에 담체(3)의 주재료를 넣은 다음, 가압부(22)가 일정한 방향으로 압력을 가하면 다수의 기공벽(26)과 기공홀(25)이 형성된 금형부(23)를 통과하여 다수의 셀(4)를 형성한 담체(3)가 형성되는 것이다.That is, the main material of the
상기 금형 케이스(21)의 일측에 절단부(24)가 형성되며, 상기 절단부(24)는 압출되어, 다수의 셀(4)이 형성된 담체(3)를 사용자가 원하는 길이만큼 절단 사용할 수 있는 것이다.The
도면부호 1은 케이스를 나타낸다.
상기 케이스(1)는 내부에 배기가스의 압력에 다수의 셀(4)를 형성한 담체(3)가 뒤로 밀리거나 또는 깨지는 것을 방지하기 위하여 완충부(2)가 형성된다.The
이와같이 형성된 종래의 배기가스 정화 장치의 제조 공정을 설명하면 다음과 같다.The manufacturing process of the conventional exhaust gas purification device formed as described above is as follows.
먼저 세라믹 재질로 구성된 담체(3)의 주재료를 금형 케이스(21)의 내부에 넣은 다음, 가압부(22)에 일정한 힘을 가하여 금형부(23)를 통하여 압출되도록 한다.First, the main material of the
상기 담체(3)를 케이스(1)의 내부에 형성한 다음 엔진 배기관에 장착시킨다.The
이렇게 형성된 정화 장치(30)는 엔진에서 배출되는 배기 가스 즉 ,탄화 수소, 일산화 탄소, 질소산화물이 담체(3)에 흡착되어 배기관을 통하여 배출되는 배기가스를 정화시키는 것이다.The purification device 30 thus formed is to purify the exhaust gas discharged from the engine, that is, hydrocarbon, carbon monoxide, and nitrogen oxide adsorbed to the
이와 같은 담체는 배기 가스를 정화시키는데 주로 사용되며, 현재 담체의 정화효율을 증대시키기 위하여 셀의 크기는 줄여주면서 담체를 이루는 벽면의 두께는 얇게 형성하고 있다.Such a carrier is mainly used to purify the exhaust gas, and in order to increase the purifying efficiency of the carrier, the thickness of the wall constituting the carrier is made thin while reducing the size of the cell.
그러나 종래 기술은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.However, the prior art has the following problems.
먼저 세라믹 재질로 형성되는 상기 담체는 충격에 약해, 내구성이 높지 않다는 문제점이 있다.First, the carrier, which is formed of a ceramic material, is weak to shock and has a problem in that durability is not high.
또한, 400℃에서 90% 이상의 배기가스 정화 성능을 구현하기 위해서는 상기 담체가 적어도 30cm 이상의 길이로 형성될 것이 요구되는데, 이 경우 오토바이와 같이 2륜 원동기의 경우 담체가 너무 큰 부피를 차지하게 되어 장착이 힘들다는 문제점이 있다. 또한, 밀도가 높은 세라믹의 특성상 전체 원동기의 무게를 증가시키며, 이로 인하여 연비 역시 줄어드는 문제점이 있다.In addition, the carrier is required to be formed to a length of at least 30cm or more in order to implement the exhaust gas purification performance of more than 90% at 400 ℃, in this case, in the case of a two-wheel drive such as a motorcycle occupies too large volume There is a problem that this is difficult. In addition, the weight of the entire prime mover is increased due to the high density of the ceramic, and thus there is a problem that fuel economy is also reduced.
더 나아가 높은 세라믹의 제조 비용을 인하여 상기 담체가 원동기의 제조에 차지하는 비율이 지나치게 높아지는 문제점이 있다.Furthermore, there is a problem that the ratio of the carrier to the manufacture of the prime mover is too high due to the high manufacturing cost of the ceramic.
또한, 30cm 이상으로 제조되는 담체의 경우 고온의 배기가스가 담체를 통과함에 따라 온도가 하강하여 출구부위로 갈수록 저온의 환경이 구현됨으로 인하여 상기 담체가 배기가스를 정화하는 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있다.In addition, in the case of a carrier manufactured at 30 cm or more, as the high temperature exhaust gas passes through the carrier, the temperature decreases, and thus the low temperature environment is realized toward the outlet, thereby degrading the efficiency of purifying the exhaust gas. .
이러한 문제점을 해결하기 위하여 제조비용이 작게 소요되고, 무게가 가벼우며, 짧은 길이만으로도 종래와 동등 또는 그 이상의 배기가스 정화 효과를 얻을 수 있는 담체의 개발이 요구되고 있다.In order to solve such a problem, it is required to develop a carrier that requires a small manufacturing cost, is light in weight, and can obtain an exhaust gas purification effect equivalent to or higher than that of the related art even with a short length.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 담체 구조와 그 담체의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하며, 보다 상세하게는 양극 산화 반응을 이용하여 다공질의 무기 피막으로 이루어지는 무기막을 제조하고, 담체에 적용함으로써, 가스 정화 등 기체 반응에 이용 가능하고 상기 다공질의 무기 피막은 그 특성으로 인해 태양 전지의 광 흡수층 및 전자 수용체로서도 이용 가능한 담체 구조와 그 담체의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.An object of the present invention for solving the above-mentioned problems of the prior art is to provide a carrier structure and a method for producing the carrier, and more specifically, to prepare an inorganic film made of a porous inorganic film by using an anodic oxidation reaction, By applying to a carrier, it is possible to provide a carrier structure which can be used for gas reactions such as gas purification and the porous inorganic coating can also be used as a light absorbing layer and an electron acceptor of a solar cell, and a method for producing the carrier. do.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, (a) 각각의 담체 모듈에 양극 전류를 인가하고, 음극 전류가 인가된 전해액 수조에 적어도 하나의 담체 모듈을 담지하는 단계; 및 (b) 상기 담체 모듈의 외피에 다공질의 무기 피막을 형성하는 단계를 포함하는 담체 구조의 제조 방법이 제공된다. According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, (a) applying a positive current to each carrier module, and supporting at least one carrier module in the electrolyte bath to which the negative current is applied; And (b) there is provided a method for producing a carrier structure comprising the step of forming a porous inorganic coating on the outer shell of the carrier module.
상기 (a) 단계 이전에는, 상기 담체 모듈을 염기 용액으로 에칭하여 상기 담체 모듈에 존재하는 산화물을 제거하고, 약산성 용액으로 디스머트하여 상기 담체 모듈에 존재하는 불용성 물질을 제거하는 단계가 더 포함될 수 있다. Prior to the step (a), the carrier module may be further etched with a base solution to remove oxides present in the carrier module, and immersed in a weakly acidic solution to remove insoluble materials present in the carrier module. have.
상기 담체 구조의 제조 방법은, 상기 담체 모듈 피막의 내벽과 외벽에 촉매 모액을 담지시켜 촉매층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method of manufacturing the carrier structure may further include forming a catalyst layer by supporting the catalyst mother liquid on the inner wall and the outer wall of the carrier module film.
상기 촉매층은 금속 또는 귀금속으로 형성될 수 있다. The catalyst layer may be formed of a metal or a noble metal.
상기 담체 모듈 중 적어도 일부에는 서로 다른 종류의 촉매층이 형성될 수 있다. At least some of the carrier modules may have different types of catalyst layers formed thereon.
상기 담체 구조의 제조 방법은, 상기 담체 모듈을 적어도 하나 적층한 후 케이스에 실장하여 담체를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method for manufacturing the carrier structure may further include stacking at least one carrier module and mounting the carrier module to form a carrier.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 반응기체의 배출 통로 상에 배설되어, 기체가 반응하는 다수의 기공을 포함하는 무기 피막이 형성된 무기막을 이용한 담체 구조가 제공된다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a carrier structure using an inorganic film formed on the discharge passage of the reactor body, an inorganic film including a plurality of pores with which gas reacts.
상기 기공은 10nm~150㎛의 직경을 갖을 수 있다. The pores may have a diameter of 10nm ~ 150㎛.
상기 무기 피막의 두께는 0.1~500㎛일 수 있다. The thickness of the inorganic coating may be 0.1 ~ 500㎛.
상기 담체 구조는 담체 내부에 '체'와 같은 형태의 격자가 형성된 담체 모듈을 적어도 하나 적층하여 형성될 수 있다. The carrier structure may be formed by stacking at least one carrier module having a lattice having a shape such as a 'sieve' inside the carrier.
상기 격자는 상기 담체 모듈이 적층되는 높이 방향과 소정각도 기울어지게 형성될 수 있다. The grating may be formed to be inclined at a predetermined angle with a height direction in which the carrier module is stacked.
상기 격자 표면에는, 베이스를 형성하는 금속층, 상기 금속층 위에 형성되는 상기 금속층을 구성하는 금속과 상기 금속의 산화물이 공존하는 전이층, 및 상기 전이층 위에 형성될 수 있다. The lattice surface may be formed on a metal layer forming a base, a transition layer in which a metal constituting the metal layer formed on the metal layer and an oxide of the metal coexist, and the transition layer.
상기 세라믹 피막층에는 촉매층이 삽입될 수 있다. A catalyst layer may be inserted into the ceramic coating layer.
상기 촉매층은 금속 또는 귀금속으로 이루어질 수 있다. The catalyst layer may be made of metal or precious metal.
상기 담체 모듈은 알루미늄, 티타늄 또는 질코늄을 이용하여 형성될 수 있다.The carrier module may be formed using aluminum, titanium or zirconium.
본 발명에 따르면, 양극 산화 반응을 이용하여 다공질의 무기 피막으로 이루어지는 무기막을 제조하고, 담체에 적용함으로써, 가스 정화 등 기체 반응에 이용 가능하고 상기 다공질의 무기 피막은 그 특성으로 인해 태양 전지의 광 흡수층 및 전자 수용체로서도 이용 가능한 담체 구조와 그 담체의 제조 방법이 제공된다. According to the present invention, an inorganic film made of a porous inorganic film is prepared using an anodization reaction, and applied to a carrier, so that the inorganic film can be used for gas reactions such as gas purification. Provided are a carrier structure that can also be used as an absorbing layer and an electron acceptor, and a method for producing the carrier.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings that show, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and characteristics described herein may be embodied in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention with respect to one embodiment. In addition, it is to be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description, therefore, is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is defined only by the appended claims, along with the full range of equivalents to which such claims are entitled. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the several aspects.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention.
본 발명의 실시예에 대한 설명에 앞서, 본 발명의 설명을 위해 필요한 양극 산화에 대해 간단히 소개하기로 한다.Prior to the description of the embodiments of the present invention, the anodic oxidation necessary for the description of the present invention will be briefly introduced.
양극 산화Anodic oxidation
양극 산화라는 것은 양극 반응시 일어나는 산화 현상으로서, 이를 이용하면, 전해 반응을 이용하여 금속 표면에 형성되는 산화물이나 질화물의 피막을 성장시키는 공정을 수행할 수 있다. Anodic oxidation is an oxidation phenomenon occurring during anodization, and by using this, a process of growing an oxide or nitride film formed on a metal surface using an electrolytic reaction can be performed.
이러한 양극 산화 시에는 금속 표면의 미시적인 형태 변화, 또는 결정 구조의 변화가 일어날 수 있는데, 양극 산화의 일례를 설명하면 다음과 같다. In this anodic oxidation, a microscopic change in the metal surface or a crystal structure may occur. An example of anodization will be described below.
전해액을 통해 직류 전류를 흘리면 음극 금속에서는 수소가 발생하고 양극 금속(알루미늄(Al) 합금, 티타늄(Ti), 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 니오븀(Nb) 등의 금속)에서는 산소가 형성되게 되는데 형성된 산소는 양극 금속과 반응하면서 금속 산화물 피막을 형성시킨다. 이 과정에서 전해액은 생성된 산화물 피막을 미세하게 용해시키게 되는데, 이 때 용해 속도와 상기 산화물 피막의 형성 속도가 균형을 이루게 되면, 상기 양극 금속 표면에 10~150 nm 의 직경을 갖는 균일한 기공이 형성되게 된다.When a direct current flows through the electrolyte, hydrogen is generated in the cathode metal, and oxygen is formed in the anode metal (metals such as aluminum (Al) alloy, titanium (Ti), zinc (Zn), magnesium (Mg) and niobium (Nb)). The formed oxygen reacts with the anode metal to form a metal oxide film. In this process, the electrolyte solution dissolves the resulting oxide film finely. At this time, when the dissolution rate and the formation rate of the oxide film are balanced, uniform pores having a diameter of 10 to 150 nm are formed on the surface of the anode metal. Will be formed.
이러한 기공이 생기게 되면, 전해액과 전류가 산화물 피막의 하부에 존재하는 금속 기질과 접촉할 수 있게 되며, 그 결과 자발적인 금속의 산화 반응에 의해 형성되는 산화물 피막보다 월등히 두꺼운 피막이 형성될 수 있게 된다. When such pores are generated, the electrolyte and the electric current can come into contact with the metal substrate existing under the oxide film, and as a result, a much thicker film than the oxide film formed by spontaneous metal oxidation can be formed.
이러한 과정을 거쳐 형성되는 피막은 그 공정 조건에 따라 여러가지 물성을 지니는데 낮은 농도의 전해액과 높은 크기의 전류 또는 전압을 이용할수록 두꺼운 피막이 형성되게 된다. The film formed through such a process has various properties depending on the process conditions. A thick film is formed by using a low concentration of electrolyte and a high current or voltage.
이렇게 형성되는 산화물 피막은 0.5~150 ㎛ 범위에서 다양한 두께를 가진다. 한편, 이러한 산화물 피막은 내부식성과 내마찰성이 높고 표면에 규칙적인 세공이 형성되어 있어 염료 등 용액이 침투가 가능하므로 다양한 용도로 사용될 수 있다. The oxide film thus formed has various thicknesses in the range of 0.5 to 150 μm. On the other hand, such an oxide film has high corrosion resistance and friction resistance and regular pores are formed on the surface, so that a solution such as a dye can penetrate and can be used for various purposes.
현재, 가장 널리 알려진 양극 산화 공정 규격은 MIL-A-8625 규격이며, 이에 의하면 양극 산화 공정은 세 가지의 알루미늄 양극 산화 공정으로 분류된다. 이 세가지 방식은 각각 양극 산화 공정, 황산 양극 산화 공정 및 황산 경질 양극 산화 공정이며, 각 공정에 의해 생성되는 피막의 물리적, 화학적 특성은 상이하다.Currently, the most widely known anodic oxidation process specification is the MIL-A-8625 specification, whereby the anodic oxidation process is classified into three aluminum anodization processes. These three methods are anodizing process, sulfuric acid anodizing process and sulfuric acid hard anodizing process, respectively, and the physical and chemical properties of the film produced by each process are different.
무기막Inorganic film
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 무기막으로서, 상기 설명한 양극 산화 공정을 이용하여 제조되는 담체용 무기막에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, as an inorganic film according to an embodiment of the present invention, an inorganic film for a carrier manufactured using the anodic oxidation process described above will be described.
먼저, 도 4a 및 도 4b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무기막의 제조 과정에 대해 설명한다. First, referring to FIGS. 4A and 4B, a manufacturing process of an inorganic film according to an embodiment of the present invention will be described.
본 발명에 따른 무기막은 전도성 금속을 이용하여 제조될 수 있는데, 이하에서는, 이러한 전도성 금속의 일례로서 알루미늄을 예로 들어 설명하기로 한다. 먼저, 속이 빈 원기둥 형태의 알루미늄 관(110)을 준비하고, 준비된 알루미늄 관의 내부와 외부를 탈지한다. 탈지 방법으로는 통상의 방법을 이용할 수 있으며, 일례 로서, 산 용액을 이용한 탈지법이 이용될 수 있다. The inorganic film according to the present invention may be manufactured using a conductive metal. Hereinafter, aluminum will be described as an example of such a conductive metal. First, a hollow
그 후, 탈지한 알루미늄 관(110)을 에칭하여 알루미늄에 함유된 금속 산화물들을 제거한다. 이를 위해 상기 에칭으로는 알루미늄 관(110)을 염기성 용액에 노출시키는 염기 에칭법이 이용될 수 있다. 한편, 상기 알루미늄 관(110)을 약산성 용액으로 디스머트하여 불용성 물질 또한 제거해낸다.Thereafter, the degreased
이렇게 하여, 산화물 및 불용성 물질 등이 제거된 알루미늄 관(110)이 얻어졌다면, 알루미늄 관(110)의 중심에는, 알루미늄 선(130) 또는 알루미늄 철사를 배치하여 음극 전류를 인가하고, 알루미늄 관(110)에는 양극 전류를 인가하여, 전술한 양극 산화 반응이 발생할 수 있도록 한다.In this way, if the
양극 산화 반응을 위해, 알루미늄 관(110)의 내부에 전해액을 순환시킨다. 전해액으로는 저온의 황산 용액 또는 염기성 용액을 사용하는 것이 바람직하다. For the anodic oxidation reaction, the electrolyte is circulated inside the
이렇게 전해액을 순환시키게 되면, 음극 전류가 인가된 알루미늄 선(130) 주위에서는 수소가 발생하고, 양극 전류가 인가된 알루미늄 관(110)에서는 산소가 발생하게 되는데, 이러한 산소가 상기 알루미늄 관(110)과 반응함으로써 알루미늄 관의 내벽에는 산화 알루미늄인 알루미나가 서서히 적층되게 되고, 이는 알루미나 피막으로서 형성된다.When the electrolyte is circulated, hydrogen is generated around the
이 때, 전술한 양극 산화의 원리에서와 같이, 전해액이 상기 알루미나 피막을 미세하게 용해시키게 되는데, 이러한 용해 속도와 알루미나 피막의 성장 속도가 균형을 이루게 되면, 알루미나 피막에 기공들이 형성될 수 있다. 이 기공은 10~150㎛ 의 직경을 갖는 균일한 기공일 수 있다.At this time, as in the principle of the above-mentioned anodic oxidation, the electrolyte is to dissolve the alumina film finely, when the dissolution rate and the growth rate of the alumina film is balanced, pores may be formed in the alumina film. These pores may be uniform pores having a diameter of 10 ~ 150㎛.
이러한 과정, 즉, 양극 산화의 원리를 통해 균일한 기공이 형성된 두꺼운 알루미나 피막이 알루미늄 관(110) 내벽에 형성되게 된다. 피막의 두께는 전술한 바와 같이, 약 0.5~150㎛ 정도일 수 있다. Through this process, that is, through the principle of anodization, a thick alumina film having uniform pores is formed on the inner wall of the
형성된 알루미나 피막의 기계적 강도를 유지시키고, 집전체로서 사용하기 위해 일부분의 알루미늄 관(110)은 남겨놓을 수 있다. A portion of the
이렇게 함으로써, 다공질의 알루미늄 피막, 즉, 무기막이 형성되는 것이다. In this way, a porous aluminum film, that is, an inorganic film, is formed.
한편, 도면에서는 알루미늄이 관(110) 형태로 이루어지고 그 내부에 음극 전류가 인가되는 알루미늄 선(130)이 배치되는 것으로 도시되었으나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 알루미늄이 판 형태로 이루어질 수도 있다. 즉, 알루미늄 판에 양극 전류가 인가되고, 알루미늄 판과 소정 거리 이격되어 배치되는 알루미늄 선에 음극 전류가 인가될 수도 있다. On the other hand, in the drawing is made of
이렇게 형성된 다공질의 무기막은 종래 기술에서와 같이 배기 가스 정화 등 기체 반응에 이용될 수도 있으며, 태양 전지에서의 광 흡수층 또는 전자 수용체로서 이용될 수도 있다. The porous inorganic membrane thus formed may be used for gas reactions such as exhaust gas purification as in the prior art, or may be used as a light absorbing layer or an electron acceptor in a solar cell.
태양 전지는 흡수된 태양 광이 태양 전지에 포함되는 전자 수용층(p형 층)에 도달됨으로써 발생하는 자유 전자가 n형 층 쪽으로 계속적으로 끌려감에 따라 전기 에너지가 발생되는 방식으로 동작하게 된다. 따라서, 태양 전지의 효율을 증가시킬 수 있는 대표적인 방법으로서는 태양 전지로 입사되는 광의 흡수율을 향상시키는 방법과 흡수된 태양 광을 이용하여 많은 자유 전자를 발생시키는 방법이 있다.The solar cell operates in such a way that electrical energy is generated as free electrons generated by the absorbed sunlight reaching the electron receiving layer (p-type layer) included in the solar cell are continuously attracted to the n-type layer. Accordingly, the representative methods for increasing the efficiency of the solar cell include a method of improving the absorption rate of light incident on the solar cell and a method of generating a large number of free electrons using the absorbed solar light.
본 발명에 따른 다공질의 무기막을 태양 전지에 적용시키면 광 흡수율을 증 가시킬 수 있음과 동시에 자유 전자의 발생이 촉진되어 전지 효율이 향상될 수 있게 된다. When the porous inorganic membrane according to the present invention is applied to a solar cell, it is possible to increase the light absorption and at the same time promote the generation of free electrons, thereby improving battery efficiency.
즉, 다공질 특성으로 인해 입사되는 광의 난반사가 촉진되고 이에 따라 태양광의 흡수율이 증가될 수 있게 된다. 또한, 무기막의 기초 물질을 광감흥성 높은 물질로 하게 되면, 태양광 흡수에 따른 자유 전자 발생이 촉진되게 되어 전지 효율 향상에 기여하게 된다. That is, the diffuse reflection of the incident light is promoted due to the porous property, and thus the absorption rate of sunlight can be increased. In addition, when the base material of the inorganic film is made of a material having high photosensitivity, free electron generation due to absorption of sunlight is promoted, contributing to improvement of battery efficiency.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 무기막을 태양 전지에 적용시키면 태양광의 흡수율을 향상시키기 위한 별도의 구성요소 등의 필요 없이도 높은 광 흡수율 및 전지 효율의 향상을 꾀할 수 있게 된다. Therefore, applying the inorganic film according to an embodiment of the present invention to the solar cell can improve the high light absorption and cell efficiency without the need for a separate component for improving the absorption of sunlight.
무기막을 이용한 담체Carrier using inorganic membrane
이하에서는, 상기 설명한 방법에 따라 얻어진 무기막을 이용하여 담체를 제조하는 방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for producing a carrier using the inorganic film obtained according to the method described above will be described.
먼저, 상기 알루미나 피막으로 형성된 무기막의 내벽과 외벽에 기체 반응에 활성을 가지고 있는 귀금속 계열의 촉매 모액을 담지시켜 촉매층을 형성시킨다. 이때, 백금 또는 로듐의 혼합물 용액 등의 촉매 모액을 담지시켜 상기 촉매층을 형성할 수 있다. 이는 아래에서 보다 상세히 기술한다.First, a catalyst layer is formed on an inner wall and an outer wall of an inorganic film formed of the alumina film by supporting a catalyst mother liquid of a noble metal series having an active gas reaction. In this case, the catalyst layer may be formed by supporting a catalyst mother liquid such as a mixture solution of platinum or rhodium. This is described in more detail below.
그 후, 이를 공기 흐름 하에서 450℃로 12시간 동안 소성시켜 결정 구조를 성장시킨다.Thereafter, it is calcined at 450 ° C. for 12 hours under air flow to grow a crystal structure.
이렇게 제조된 담체는, 금속기질에 박막의 형태로 존재함으로 열용량이 낮은 세라믹에 비하여 열 전도도가 우수하여 쉽게 고온에 도달될 수 있고, 이에 따라 고 온에서 얻을 수 있는 여러가지 이점을 얻을 수 있으며, 그 성능을 극대화할 수 있다. The carrier thus prepared is present in the form of a thin film on a metal substrate, and has a high thermal conductivity compared to a ceramic having a low heat capacity, thereby easily reaching a high temperature, thereby obtaining various advantages obtained at a high temperature. You can maximize performance.
한편, 무기막은 기질에 촉매층이 분자 단계의 결합을 유지함으로, 물리적 충격에 강하다.On the other hand, the inorganic membrane is resistant to physical impact by maintaining the bonding of the molecular layer on the substrate to the substrate.
이상에서는 무기막의 형성에 사용되는 금속으로써, 알루미늄을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 티타늄 또는 질코늄과 같이 금속산화물의 형성이 가능한 어떠한 금속도 사용될 수 있다.As described above, aluminum has been described as an example of the metal used for forming the inorganic layer, but is not limited thereto. Any metal capable of forming a metal oxide, such as titanium or zirconium, may be used.
도 5 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무기막이 형성된 담체의 제조 과정에 대해 설명한다.5 to 8, a process of preparing a carrier having an inorganic film according to another embodiment of the present invention will be described.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 도 4a 및 4b를 통하여 개시된 무기막이 형성된 담체의 제조 방법과 그 원리는 실질적으로 동일하지만, 대량 생산이 가능한 무기막이 형성된 담체의 제조방법이 개시된다.5 to 8, a method of preparing an inorganic film-formed carrier disclosed in FIGS. 4A and 4B and a principle thereof are substantially the same, but a method of manufacturing a carrier on which an inorganic film is formed that can be mass-produced is disclosed.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무기막이 형성된 담체를 도시한 도면이다.5 is a view showing a carrier formed with an inorganic film according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 담체(300)는 기체 반응의 통로 상에 배설되어 기체 반응 등의 기체 반응 효율을 향상시키기 위하여 표면적을 극대화한 무기막이 형성된 담체 모듈(310)이 적어도 하나 적층되어 형성된다.Referring to FIG. 5, the
상기 담체 모듈(310)은 원통형의 외관을 가지고, 무기막의 표면적을 넓히기 위해 원통형의 담체 내부에 '체'와 같은 형태의 격자(311)가 소정 높이로 형성된 다.The
상기 담체(300)는 상기 담체 모듈(310)을 적어도 하나 이상 적층한 후 케이스(미도시)에 실장되여 배기가스 정화장치에 사용하게 된다.The
종래와 달리 상대적으로 낮은 높이의 원통형으로 상기 담체 모듈(310)을 형성하고, 이를 적층하여 담체(300)를 형성함으로써, 반응 대상 물질이 접촉하는 면적을 최대화할 수 있으며, 상기 담체 모듈(310) 내부에 비스듬하게 형성되는 격자(311)의 영향으로 인하여 반응 대상 물질이 이동하는 과정에서 난류 또는 난반사 등이 발생하여 반응 대상 물질이 상기 담체 모듈(310)과 접촉하는 면적을 더욱 증가시킬 수 있다. 이는 이하 도 6을 통하여 보다 상세히 기술한다.Unlike the related art, by forming the
도 6은 도 5의 A-A'선을 따라 절단하여 바라본 단면도이다.6 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 5.
도 6을 참조하면, 상기 격자(311)는 상기 담체 모듈(310)이 적층되는 높이 방향과 소정 각도 기울어지게 형성된다. 이는 상기 담체 모듈(310)의 밑변과 수직되게 격자를 쌓아올린 경우와 비교하여, 기체 반응 물질이 무기막과 접촉하는 면적을 증가시켜, 반응 효율을 증가시키는 효과 외에, 반응 물질이 상기 담체 모듈(310)을 통과하면서 상기 격자(311)에 부딪혀 난류 또는 난반사 등을 발생시킴으로써, 반응 물질이 상기 담체(300) 내부에서 이동하는 경로를 증가시켜, 전체적인 반응 효율을 증가시키는 효과를 얻을 수 있다.Referring to FIG. 6, the
한편, 도 7은 도 6의 격자 표면을 확대하여 도시한 도면이다.FIG. 7 is an enlarged view of the grating surface of FIG. 6.
도 7을 참조하면, 상기 격자(311) 표면은 베이스를 형성하는 금속층(312)과 상기 금속층(312) 위에 상기 금속층(312)을 구성하는 금속과 상기 금속의 산화물이 공존하는 전이층(313) 및 상기 전이층(313) 위에 위에서 설명한 바와 같은 다공질의 세라믹 피막층(314)이 형성된다. 상기 금속층(312)을 구성하는 금속으로는 알루미늄, 티타늄, 또는 질코늄이 사용될 수 있다.Referring to FIG. 7, a surface of the grating 311 may include a
한편, 상기 세라믹 피막층(314)의 기공 사이사이에는 백금(Pt) 또는 로듐(Rh) 촉매층이 삽입될 수 있다. 상기 촉매층은 촉매 모액을 담지시켜 촉매층을 형성한 후 건조시켜 형성된다.Meanwhile, a platinum (Pt) or rhodium (Rh) catalyst layer may be inserted between the pores of the
일례로서, 담체(300)가 배기가스의 정화에 사용되는 경우를 가정하면, 상기 백금 촉매는 배기가스를 구성하는 CO를 CO2로 전환하거나, Hydro C를 H2O 또는 CO2로 분해하는데 사용될 수 있다. 한편, 상기 로듐 촉매는 NOX를 N2로 분해하는데 사용될 수 있다. As an example, assuming that the
한편, 종래에는 백금 또는 로듐 촉매 등을 섞은 후 이를 담체에 삽입하여 사용하였으나, 이 경우 서로 다른 종류의 촉매가 각각의 화학반응시 방해물로 작용하여 기체 반응의 효율을 떨어뜨리는 문제점이 발생했다.Meanwhile, in the past, platinum or rhodium catalysts were mixed and then inserted into a carrier, but in this case, different types of catalysts acted as obstacles in the respective chemical reactions, thereby reducing the efficiency of gas reactions.
이를 해결하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예로, 도 5에 개시된 각각의 담체 모듈(310) 마다 서로 다른 종류의 촉매층이 형성되도록 함으로써, 이질의 촉매가 화학반응 시 방해물로 작용하는 문제점을 원천적으로 해결할 수 있다.In order to solve this problem, a different type of catalyst layer is formed for each of the
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무기막이 형성된 담체의 제조 방법을 도시한 도면이다.8 is a view showing a method of manufacturing a carrier with an inorganic film according to another embodiment of the present invention.
위에서 설명한 바와 같이 금속층(312)의 내부와 외부를 탈지한 후, 탈지한 금속층(312)을 에칭하여 금속층(312)에 함유된 금속 산화물들을 제거한다.As described above, after the inside and the outside of the
이렇게 하여, 산화물 및 불용성 물질 등이 제거된 금속층(312)이 외피를 형성하는 담체 모듈(310)이 얻어졌다면, 상기 담체 모듈(310)을 음극 전류가 인가되어 전해액(400)이 순환하는 수조의 중심에 담지하고, 상기 담체 모듈(310)에는 양극 전류를 인가하여, 전술한 양극 산화 반응을 유발한다.In this way, if the
상기 전해액으로는 저온의 황산 용액 또는 염기성 용액을 사용하는 것이 바람직하며, 복수의 담체 모듈(310)을 상기 수조에 동시에 담지하여 대량 생산이 가능하다. It is preferable to use a sulfuric acid solution or a basic solution of a low temperature as the electrolyte solution, it is possible to mass-produce by supporting a plurality of
이와 같은 방식으로 무기막이 형성된 담체 모듈(310)을 백금 또는 로듐의 혼합물 용액 등의 촉매 모액에 담지시켜 촉매층을 형성할 수 있다. 상기 촉매층은 위에서 설명한 바와 같이 배기가스 정화 시 촉매로 작용한다.In this manner, the
그 후, 이를 공기 흐름 하에서 450℃로 12시간 동안 소성시켜 결정 구조를 성장시킨다.Thereafter, it is calcined at 450 ° C. for 12 hours under air flow to grow a crystal structure.
이와 같이 상기 담체 모듈(310)의 구조를 개선하고, 대량 생산이 가능하도록 함으로써, 위에서 상술한 무기막을 통하여 기체 반응시 달성할 수 있는 효과 외에도, 보다 작은 부피의 담체만으로도 높은 반응 효율을 달성할 수 있으며, 대량생산으로 제조 단가를 절감할 수 있다. As such, by improving the structure of the
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무기막이 형성된 담체의 제조과정을 도시한 도면이고, 도 10은 도 9에 개시된 방법으로 제조된 무기막이 형성된 담 체의 구조를 도시한 도면이다.FIG. 9 is a view illustrating a process of preparing a carrier having an inorganic film according to another embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a view illustrating a structure of a carrier having an inorganic film formed by the method disclosed in FIG. 9.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 담체(400)는 금속판(410)을 준비하고, 상기 금속판의 일부를 프레스 가공하여 천공(420)을 형성한다. 상기 천공은 주전자 뚜껑에서 김이 빠지는 구멍과 그 형태가 유사할 수 있다. 상기 천공(420)이 형성된 상기 금속판(410) 하부에 배기가스에 포함된 분진 등과 같은 불순물을 필터링하기 위한 ‘체’ 형태의 메탈 폼(metal foam;430)이 형성된다.9 and 10, the
상기 담체 구조를 양극산화하여 무기막을 형성하고, 무기막의 내벽과 외벽에 기체 반응의 활성을 가지고 있는 귀금속 계열의 촉매 모액을 담지시켜 촉매층을 형성시킨다. 이는 도 4a 및 4b를 통하여 개시된 담체의 제조 과정과 동일하다.The carrier structure is anodized to form an inorganic membrane, and a catalyst layer is formed on an inner wall and an outer wall of the inorganic membrane by supporting a catalyst mother liquid of a noble metal series having a gas reaction activity. This is the same as the manufacturing process of the carrier disclosed through FIGS. 4A and 4B.
한편, 이렇게 형성된 담체를 스파이럴(spiral) 형태로 롤링하여 원통형상의 담체 구조를 형성한다. 이렇게 제조된 담체 구조가 도 10에 개시되었다.Meanwhile, the carrier thus formed is rolled into a spiral form to form a cylindrical carrier structure. The carrier structure thus prepared is shown in FIG. 10.
반응 대상 물질은 원통형의 담체와 수직으로 즉, 원형의 단면을 통과하도록 진행하며 이 과정에서 수많은 천공(420) 속을 관통하여 진행하게 된다. 상기 천공(420) 속으로 진입한 반응 물질은 금속판(410)의 하부에 형성되는 메탈 폼(430)의 격자 구조에 분진 등의 불순물이 필터링되고, 기체만이 통과되게 된다. 일반적으로 난류 계열에 속하는 배기가스는 그 유선이 복잡하게 진행하게 됨으로 진행과정에서 상기 천공(420) 및 메탈 폼(430)을 수없이 거치게 됨으로 그 반응 효율이 극대화될 수 있다.The reaction target material proceeds perpendicularly to the cylindrical carrier, that is, through a circular cross section, and passes through a number of
한편, 경우에 따라서는 상기 메탈 폼만을 양극산화하여 무기막을 형성하고, 촉매층을 형성한 뒤 스파이럴 형태로 롤링하여 원통형상의 담체구조를 형성하는 것 도 가능하다.In some cases, it is also possible to form an inorganic membrane by anodizing only the metal foam, form a catalyst layer, and then roll in a spiral form to form a cylindrical carrier structure.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다. Although the present invention has been described by specific embodiments such as specific components and limited embodiments and drawings, it is provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, Those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications and variations from this description.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the embodiments described above, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the claims below, are included in the scope of the spirit of the present invention. I will say.
도 1 내지 도 3은 종래의 배기 가스 정화용 담체 구조를 도시한 도면.1 to 3 is a view showing a conventional structure for supporting the exhaust gas purification.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 무기막의 제조 과정을 설명하는 공정도. Figures 4a and 4b is a process chart illustrating a manufacturing process of the inorganic film according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무기막이 형성된 담체를 도시한 도면.5 is a view showing a carrier formed with an inorganic film according to another embodiment of the present invention.
도 6은 도 5의 A-A'선을 따라 절단하여 바라본 단면도.6 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 5.
도 7은 도 6의 격자 표면을 확대하여 도시한 도면.FIG. 7 is an enlarged view of the grating surface of FIG. 6; FIG.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무기막이 형성된 담체의 제조 방법을 도시한 도면.8 is a view showing a method of manufacturing a carrier with an inorganic film according to another embodiment of the present invention.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20087017479 | 2008-07-17 | ||
| KR1020087017479 | 2008-07-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100009470A true KR20100009470A (en) | 2010-01-27 |
Family
ID=41817889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090036439A KR20100009470A (en) | 2008-07-17 | 2009-04-27 | Carrier structure using inorganic membrane, and method for manufacturing thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20100009470A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011115455A2 (en) * | 2010-03-18 | 2011-09-22 | 주식회사 이엠따블유에너지 | Auxiliary cooling/heating apparatus for a vehicle |
| WO2011132875A2 (en) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | 주식회사 이엠따블유에너지 | Air purification device and controlling method thereof |
| WO2011112031A3 (en) * | 2010-03-11 | 2012-01-05 | 주식회사 이엠따블유에너지 | Air-purifying module |
-
2009
- 2009-04-27 KR KR1020090036439A patent/KR20100009470A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011112031A3 (en) * | 2010-03-11 | 2012-01-05 | 주식회사 이엠따블유에너지 | Air-purifying module |
| KR101154855B1 (en) * | 2010-03-11 | 2012-06-18 | 주식회사 이엠따블유에너지 | Air purification module |
| CN102781554A (en) * | 2010-03-11 | 2012-11-14 | 株式会社Emw能源 | Air-purifying module |
| WO2011115455A2 (en) * | 2010-03-18 | 2011-09-22 | 주식회사 이엠따블유에너지 | Auxiliary cooling/heating apparatus for a vehicle |
| WO2011115455A3 (en) * | 2010-03-18 | 2011-11-24 | 주식회사 이엠따블유에너지 | Auxiliary cooling/heating apparatus for a vehicle |
| WO2011132875A2 (en) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | 주식회사 이엠따블유에너지 | Air purification device and controlling method thereof |
| WO2011132875A3 (en) * | 2010-04-23 | 2012-01-05 | 주식회사 이엠따블유에너지 | Air purification device and controlling method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xu et al. | Highly ordered Pd nanowire arrays as effective electrocatalysts for ethanol oxidation in direct alcohol fuel cells | |
| Zhang et al. | Nanoporous metals: fabrication strategies and advanced electrochemical applications in catalysis, sensing and energy systems | |
| US10738387B2 (en) | Electrochemical cell containing a graphene coated electrode | |
| US20190338428A1 (en) | Cathode catalyst, cathode material using the same, and reactor using the same | |
| Wei et al. | Photoelectrocatalytic reduction of CO 2 to syngas over Ag nanoparticle modified p-Si nanowire arrays | |
| JP2020527649A (en) | Conversion of the valve metal layer to a template with multiple (nano) channels at predetermined intervals, and formation of structures at predetermined intervals there. | |
| JP6162825B2 (en) | Titanium oxide nanostructures for fuel cell electrodes | |
| Zeng et al. | Exploration of nanowire-and nanotube-based electrocatalysts for oxygen reduction and oxygen evolution reaction | |
| JP2005327732A (en) | Reformer for fuel cell system, its manufacturing method, and fuel cell including this | |
| Park et al. | Oxygen reduction reaction of vertically-aligned nanoporous Ag nanowires | |
| KR20100009470A (en) | Carrier structure using inorganic membrane, and method for manufacturing thereof | |
| Wang et al. | Facile and green sculptured engineering of 3D hierarchical porous metals via gaseous oxidation-reduction and their use in efficient oxygen evolution reactions | |
| Tian et al. | Performance of ethanol electro-oxidation on Ni–Cu alloy nanowires through composition modulation | |
| KR101295840B1 (en) | Inorganic conductive membrane, fuel cell containing the same, and method for manufacturing thereof | |
| JP2011527939A (en) | Structure of exhaust gas purification carrier using inorganic membrane and method for producing the carrier | |
| JP5900015B2 (en) | Fuel cell | |
| CN111005035B (en) | Preparation method and application of integrated electrode containing iron-nickel doped tantalum nitride carbon nano film | |
| Hattori et al. | All electrochemical fabrication of a bilayer membrane composed of nanotubular photocatalyst and palladium toward high-purity hydrogen production | |
| Balan et al. | Significant enhancement of formic acid oxidation using rhodium nanostructures | |
| CN105136870A (en) | Hydrogen gas sensor and production method thereof | |
| KR100462286B1 (en) | Water Gas Shift Catalyst with Ceramic on Metal Morphology and Method for Manufacturing the Same | |
| CN101579632A (en) | Nickel palladium/ silicon microchannel catalyst and application thereof on preparing electrode of integratable direct methanol fuel cell | |
| US20230313394A1 (en) | Photoelectrode and preparation method therefor, and platinum-based alloy catalyst and preparation method therefor | |
| Maina et al. | Hierarchical hollow metal nanostructure arrays for selective CO 2 conversion | |
| CN114016070B (en) | Method for preparing water oxidation electrode by taking permalloy as base material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |