KR20100063481A - Method for preparing supported catalysy for fuel cell - Google Patents

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KR20100063481A
KR20100063481A KR1020080122023A KR20080122023A KR20100063481A KR 20100063481 A KR20100063481 A KR 20100063481A KR 1020080122023 A KR1020080122023 A KR 1020080122023A KR 20080122023 A KR20080122023 A KR 20080122023A KR 20100063481 A KR20100063481 A KR 20100063481A
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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of a supported catalyst for a fuel cell is provided to mass-produce the supported catalyst for the fuel cell including the excellent electro-activity with a simple process. CONSTITUTION: A manufacturing method of a supported catalyst for a fuel cell comprises the following steps: forming a metal precursor mixture solution including a base catalyst metal precursor, and ionic liquid; forming a reduced resultant by reducing the metal precursor mixture solution; purifying the reduced resultant and collecting the ionic liquid; and drying the purified product. The base catalyst metal precursor is chloride of platinum, a nitride, an oxide, or a halogenide.

Description

연료 전지용 담지 촉매의 제조 방법{Method for preparing supported catalysy for fuel cell} Method for preparing supported catalyst for fuel cell {Method for preparing supported catalysy for fuel cell}

연료 전지용 촉매의 제조 방법, 상기 제조 방법에 따라 제조된 촉매를 포함하는 연료 전지용 전극, 상기 전극을 포함하는 막전극 접합체 및 상기 막전극 접합체를 포함하는 연료 전지가 개시되고, 더욱 구체적으로는 입자의 크기가 작아 고담지의 경우에도 우수한 활성을 나타내는 연료 전지용 촉매의 제조 방법, 상기 제조 방법에 따라 제조된 촉매를 포함하는 연료 전지용 전극, 상기 전극을 포함하는 막전극 접합체 및 상기 막전극 접합체를 포함하는 연료 전지가 개시된다. A method for producing a catalyst for a fuel cell, a fuel cell electrode including a catalyst prepared according to the production method, a membrane electrode assembly including the electrode, and a fuel cell including the membrane electrode assembly are disclosed. More specifically, A method for producing a catalyst for a fuel cell, which has a small size and shows excellent activity even in high tack, a fuel cell electrode including the catalyst prepared according to the manufacturing method, a membrane electrode assembly including the electrode, and the membrane electrode assembly A fuel cell is disclosed.

과학기술의 발달과 더불어 고용량의 전원에 대한 필요성은 더욱 증대되고 있다. 그러나, 기존의 리튬 이차 전지는 이러한 필요성을 충족시키지 못하고 있으며, 단시간 사용 후 다시 충전해야 하는 번거로움과 수명이 짧다는 단점을 갖고 있다. 이에 대한 해결책으로서, 환경 친화적이며 에너지 밀도가 높고 장수명을 갖는 연료 전지가 차세대 전원으로 주목을 받고 있다. With the development of science and technology, the need for a high-capacity power source is increasing. However, the conventional lithium secondary battery does not meet this need, and has a disadvantage in that it has a short time and a long life of recharging after a short time of use. As a solution to this, environmentally friendly, high energy density and long life fuel cells have attracted attention as next generation power sources.

이러한 연료 전지는, 사용되는 전해질의 종류에 따라, 고분자 전해질형 연료 전지 (PEMFC: polymer electrolyte membrane fuel cell), 인산 연료 전지 (PAFC: phosphoric acid fuel cell), 용융탄산염 연료 전지 (MCFC: molten carbonate fuel cell), 고체 산화물 연료 전지 (SOFC: solid oxide fuel cell) 등으로 구분될 수 있으며, 사용되는 전해질에 따라 연료 전지의 작동온도 및 구성 부품의 재질 등이 달라진다. 또한, 애노드에 대한 연료 공급방식에 따라, 연료개질기를 통하여 연료를 수소부화가스로 전환시킨 후 애노드에 공급하는 외부개질형과, 기체 또는 액체 상태의 연료를 직접 애노드에 공급하는 연료직접공급형 또는 내부개질형으로 구분될 수 있다. 연료직접 공급형의 대표적인 예는 직접 메탄올 연료 전지 (DMFC: direct methanol fuel cell)이며, 직접 메탄올 연료 전지는 일반적으로 연료로서 메탄올 수용액을, 전해질로서 수소 이온전도성 고분자 전해질막을 사용한다. 따라서, DMFC도 PEMFC에 속한다. PEMFC는 소형 및 경량이어도 높은 출력밀도를 구현할 수 있으며, 더욱이 PEMFC를 사용하면, 발전 시스템의 구성이 간단해진다. Such fuel cells are polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC), phosphoric acid fuel cells (PAFC), molten carbonate fuel cells (MCFC) depending on the type of electrolyte used. cell), solid oxide fuel cell (SOFC), etc., depending on the electrolyte used, the operating temperature of the fuel cell and the material of the components are different. In addition, according to the fuel supply method to the anode, the external reforming type for converting the fuel to hydrogen-enriched gas through the fuel reformer and supplying to the anode, and the fuel direct supply type for supplying gas or liquid fuel directly to the anode or It can be divided into internal reforming type. A representative example of the direct fuel supply type is a direct methanol fuel cell (DMFC), and a direct methanol fuel cell generally uses an aqueous methanol solution as a fuel and a hydrogen ion conductive polymer electrolyte membrane as an electrolyte. Therefore, DMFC also belongs to PEMFC. PEMFCs can achieve high power density, even at small and light weights. Moreover, the use of PEMFCs simplifies the construction of power generation systems.

연료 전지의 기본 구조는 통상적으로, 애노드 (연료 전극), 캐소드 (산화제 전극), 및 애노드와 캐소드 사이에 배치된 고분자 전해질막을 포함한다. 애노드에는 연료의 산화를 촉진시키기 위한 촉매층이 구비되어 있으며, 캐소드에는 산화제의 환원을 촉진시키기 위한 촉매층이 구비되어 있다. 애노드에서는, 연료가 산화되어 수소이온과 전자가 생성되고, 수소 이온은 전해질막을 통하여 캐소드로 전달되며, 전자는 도선 (또는 집전체)을 통하여 외부회로 (부하)로 전달된다. 캐소드에서는, 전해질막을 통하여 전달된 수소이온, 도선 (또는 집전체)을 통하여 외부회로로부터 전달된 전자, 및 산소가 결합하여 물이 생성된다. 이 때, 애노드, 외부회로 및 캐소드를 경유하는 전자의 이동이 곧 전력이다. 이와 같이 연료 전지의 캐소드 및/또는 애노드에는 연료의 전기화학적 산화 및/또는 산소의 전기화학적 환원을 촉진시키는 촉매가 함유되어 있다. The basic structure of a fuel cell typically includes an anode (fuel electrode), a cathode (oxidant electrode), and a polymer electrolyte membrane disposed between the anode and the cathode. The anode is provided with a catalyst layer for promoting the oxidation of the fuel, and the cathode is provided with a catalyst layer for promoting the reduction of the oxidant. In the anode, the fuel is oxidized to produce hydrogen ions and electrons, the hydrogen ions are transferred to the cathode through the electrolyte membrane, and the electrons are transferred to the external circuit (load) through the conductor (or current collector). In the cathode, water is generated by combining hydrogen ions transferred through the electrolyte membrane, electrons transferred from an external circuit through a conductor (or current collector), and oxygen. At this time, the movement of electrons via the anode, the external circuit and the cathode is power. As such, the cathode and / or anode of the fuel cell contains a catalyst that promotes electrochemical oxidation of the fuel and / or electrochemical reduction of oxygen.

연료 전지 촉매는 일반적으로 액상으로 제조되는데 이 경우 공정 변수에 의한 영향이 크지 않고 제조 공정이 단순하여 대량 생산이 용이하다. 연료 전지 촉매의 제조 방법으로서, 예를 들어, 수용액 상에서 직접 메탄올 연료 전지용 전극촉매를 제조하는 콜로이드 방법이 와타나베(Watanabe) 외 2명에 의해 연구된 바 있다(문헌[Journal of Electroanl. Chem., 229, 395(1987)] 참조). 이 방법은 수화된 염화백금(H2PtCl6.xH2O) 및 제2금속 염화물 수용액에 환원제(예: Na2CO3 또는 NaHSO4)를 가하는 다단계의 과정을 거쳐 금속 복합 중간체를 생성하고 생성된 중간체를 가수분해하여 금속 산화물을 형성하고 열처리를 통해 나노 크기의 백금 합금 입자를 제조하는 방법으로서, 각 단계에서 첨가되는 환원제의 종류와 각각의 과정 사이에 수반되는 산도(pH)의 조절에 따라 백금 합금의 크기가 민감하게 변화하며 열처리가 필요하다는 단점을 갖는다. 다른 예로서 비수용액 상에서 직접 메탄올 연료 전지용 전극촉매를 제조하는 콜로이드 방법이 본네만(Bonnemann) 외 3명에 의해 연구된 바 있다(문헌[Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 30(10), 1312(1991)] 참조). 이 방법은 합성된 테트라부틸암모늄 계열의 환원제를 사용하여 표면 활성제 안정화된 촉매(surfactant-stabilized catalyst)를 제조한 후 열처리를 통해 촉매를 둘러싸고 있는 표면 활성제를 제거하는 방법으로서, 제조되는 촉매의 크기가 2nm 전후로 균일하고 카본 내에 분산 또한 용이하다는 장점이 있지만 공정이 복잡하고 필수적으 로 요구되는 열처리에 의해 입자 크기가 다소 증가한다는 단점을 갖는다. Fuel cell catalysts are generally prepared in the liquid phase. In this case, mass production is easy because the process variables are not large and the manufacturing process is simple. As a method for preparing a fuel cell catalyst, for example, a colloidal method for preparing an electrode catalyst for methanol fuel cell directly in an aqueous solution has been studied by Watanabe et al. (Journal of Electroanl. Chem., 229). , 395 (1987). This process involves the multi-step process of adding a reducing agent (eg, Na 2 CO 3 or NaHSO 4 ) to a hydrated platinum chloride (H 2 PtCl 6 .xH 2 O) and an aqueous solution of a second metal chloride to produce and produce a metal complex intermediate. A method for producing nano-sized platinum alloy particles by hydrolysis of the intermediates to form metal oxides and heat treatment, according to the type of reducing agent added in each step and the pH (pH) accompanying between the processes The size of the platinum alloy changes sensitively and has the disadvantage of requiring heat treatment. As another example, a colloidal method for preparing an electrocatalyst for a methanol fuel cell directly on a non-aqueous solution has been studied by Bonnemann et al. (Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 30 (10)). , 1312 (1991). This method is to prepare a surfactant-stabilized catalyst by using a synthesized tetrabutylammonium-based reducing agent and to remove the surface active agent surrounding the catalyst by heat treatment. It has the advantage of being uniform around 2nm and easy to disperse in carbon, but has the disadvantage that the size of the particle is slightly increased due to the complicated and essential heat treatment.

연료 전지의 활성을 높이기 위해서는 이러한 촉매가 합금형태로 고담지되는 것이 바람직한데, 고온의 열처리 공정을 포함하는 종래 기술의 경우 촉매 입자 크기 증가를 피할 수 없어서 활성도가 감소한다는 단점을 갖는다. In order to increase the activity of the fuel cell, it is preferable that such a catalyst is supported in an alloy form. However, in the prior art including a high temperature heat treatment process, an increase in catalyst particle size is inevitable, thereby decreasing activity.

본 발명의 일 측면은 입자의 크기가 작아 고담지의 경우에도 우수한 활성을 나타내는 연료 전지용 촉매의 제조 방법을 제공하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a method for producing a catalyst for a fuel cell, the particle size of which shows excellent activity even in the case of high support.

본 발명의 다른 측면은 상기 제조 방법에 따라 제조된 촉매를 포함하는 연료 전지용 전극을 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide an electrode for a fuel cell comprising a catalyst prepared according to the above production method.

본 발명의 또 다른 측면은 상기 전극을 포함하는 막전극 접합체를 제공하는 것이다.Another aspect of the invention to provide a membrane electrode assembly comprising the electrode.

본 발명의 또 다른 측면은 상기 막전극 접합체를 포함하는 연료 전지를 제공하는 것이다. Another aspect of the present invention is to provide a fuel cell including the membrane electrode assembly.

본 발명의 일 측면에 따라, According to one aspect of the invention,

주촉매 금속 전구체 및 이온성 액체를 포함하는 금속 전구체 혼합 용액을 제조하는 단계; Preparing a metal precursor mixed solution comprising a main catalyst metal precursor and an ionic liquid;

상기 금속 전구체 혼합 용액을 환원제로 환원시켜 환원 결과물을 제조하는 단계; Reducing the metal precursor mixed solution with a reducing agent to prepare a reduction product;

상기 환원 결과물을 정제하고 상기 이온성 액체를 회수하는 단계; 및Purifying the reduction product and recovering the ionic liquid; And

상기 정제된 결과물을 건조하는 단계를 포함하는 연료 전지용 촉매 제조 방법이 제공된다. Provided is a method for preparing a catalyst for a fuel cell comprising the step of drying the purified product.

본 발명의 다른 측면에 따라 상기 제조 방법에 따라 제조된 촉매를 포함하는 연료 전지용 전극이 제공된다. According to another aspect of the invention there is provided an electrode for a fuel cell comprising a catalyst prepared according to the above production method.

본 발명의 또 다른 측면에 따라 상기 전극을 포함하는 막전극 접합체가 제공된다.According to another aspect of the invention there is provided a membrane electrode assembly comprising the electrode.

본 발명의 또 다른 측면에 따라 상기 막전극 접합체를 포함하는 연료 전지가 제공된다. According to another aspect of the invention there is provided a fuel cell comprising the membrane electrode assembly.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전기적 활성이 우수한 연료 전지용 담지 촉매를 단순 공정으로 그리고 대량으로 제공할 수 있으며, 우수한 출력 밀도를 갖는 고성능 막전극 접합체 및 연료 전지를 제공할 수 있다.According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a supported catalyst for a fuel cell having excellent electrical activity in a simple process and in large quantities, and to provide a high performance membrane electrode assembly and a fuel cell having excellent power density.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 연료 전지용 촉매의 제조 방법, 상기 제조 방법에 따라 제조된 촉매를 포함하는 연료 전지용 전극, 상기 전극을 포함하는 막전극 접합체 및 상기 막전극 접합체를 포함하는 연료 전지에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, a method for manufacturing a catalyst for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, a fuel cell electrode including a catalyst prepared according to the production method, a membrane electrode assembly including the electrode and a fuel cell including the membrane electrode assembly This will be described in more detail.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자의 크기가 작아 고담지의 경우에도 우수한 활성을 나타내는 연료 전지용 촉매의 제조 방법을 제공할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a method for producing a catalyst for a fuel cell, which exhibits excellent activity even in the case of high support because of the small particle size.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지용 촉매 제조 방법은 주촉매 금속 전구체 및 이온성 액체를 혼합하여 금속 전구체 혼합 용액을 제조하는 단계; 상기 금속 전구체 혼합 용액을 환원제로 환원시켜 환원 결과물을 제조하는 단계; 상기 환원 결과물을 정제하고 상기 이온성 액체를 회수하는 단계; 및 상기 정제된 결과물 을 건조하는 단계를 포함하는 연료 전지용 촉매 제조 방법을 포함한다. A method of preparing a catalyst for a fuel cell according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing a mixed metal precursor solution by mixing the main catalyst metal precursor and the ionic liquid; Reducing the metal precursor mixed solution with a reducing agent to prepare a reduction product; Purifying the reduction product and recovering the ionic liquid; And it includes a method for producing a catalyst for a fuel cell comprising the step of drying the purified result.

즉, 상기 연료 전지용 촉매의 제조 방법은, 주촉매 금속 전구체 및 이온성 액체를 혼합하여 금속 전구체 혼합 용액을 제조하고, 이를 환원제로 환원시킴으로써 입자의 크기가 작은 고담지용 합금 촉매를 제공한다. 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지용 촉매의 제조 방법을 사용하면 활성금속의 입자크기를 제어할 수 있고, 이온성 액체를 사용함으로써 높은 수율의 제조공정을 가지며, 상기 이온성 액체를 회수하여 재사용하게 되어 정제 과정을 용이하게 할 수 있다.That is, the method for producing a catalyst for a fuel cell, by mixing the main catalyst metal precursor and the ionic liquid to prepare a metal precursor mixed solution, and reducing it with a reducing agent provides a high catalyst alloy catalyst for the small particle size. It is possible to control the particle size of the active metal by using the fuel cell catalyst production method according to an embodiment of the present invention, to have a high yield manufacturing process by using an ionic liquid, and to recover the ionic liquid Reuse may facilitate the purification process.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 주촉매 금속 전구체는 백금의 염화물, 질화물, 산화물 또는 할로겐화물일 수 있으며, 구체적으로는 테트라클로로백금산 (H2PtCl4), 헥사클로로백금산 (H2PtCl6), 테트라클로로백금산 칼륨 (K2PtCl4), 헥사클로로백금산 칼륨 (K2PtCl6), Pt(NH3)2(NO2)2, 및 Pt(NH3)4Cl2로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. According to one embodiment of the invention, the main catalyst metal precursor may be a chloride, nitride, oxide or halide of platinum, specifically tetrachloroplatinic acid (H 2 PtCl 4 ), hexachloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 ), Potassium tetrachloroplatinate (K 2 PtCl 4 ), hexachloroplatinate (K 2 PtCl 6 ), Pt (NH 3 ) 2 (NO 2 ) 2 , and Pt (NH 3 ) 4 Cl 2 It may be one or more, but is not limited thereto.

상기 이온성 액체는 수용성 또는 지용성이고, 양이온과 음이온으로 이루어지진 염을 말한다. 이러한 이온성 액체는 화공 공정에서 증기압이 거의 없으며, 기존 유기용매에 비하여 매우 극성인 성질을 가지고 있지만 배위력이 매우 적어서 상이한 성질의 원료 물질을 동일상으로 가져올 수 있는 특징을 가지고 있다. The ionic liquid refers to a salt that is water-soluble or fat-soluble and consists of a cation and an anion. The ionic liquid has almost no vapor pressure in the chemical process, and has a very polar property compared to the conventional organic solvent, but has a very low coordination power, and has the characteristics of bringing raw materials of different properties into the same phase.

상기 이온성 액체의 양이온으로는 하기 표 1의 화학식 중에서 선택될 수 있다.As the cation of the ionic liquid may be selected from the formula of Table 1.

[표 1]TABLE 1

Figure 112008083479294-PAT00001
Figure 112008083479294-PAT00001

상기 표 1에서 R, R'및 R"는 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 치환 또는 비치환된 알킬기이다. 이때, 상기 알킬기는 탄소수 1 내지 12의 직쇄형 또는 분지형 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 6의 직쇄형 또는 분지형 알킬기일 수 있고, 이와 같은 비치환된 알킬기의 예로는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, t-부틸, 펜틸, 이소아밀, 헥실등을 들 수 있다. 상기 알킬기에 포함되어 있는 하나 이상의 수소 원자는 할로겐 원자, 히드록시기, -SH, 니트로기,

Figure 112008083479294-PAT00002
, 시아노기 등으로 치환될 수 있다In Table 1, R, R 'and R "are independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, wherein the alkyl group is a straight or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or 1 to 6 carbon atoms. Linear or branched alkyl groups, and examples of such unsubstituted alkyl groups include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl, pentyl, isoamyl, Hexyl, etc. One or more hydrogen atoms contained in the alkyl group include a halogen atom, a hydroxy group, -SH, a nitro group,
Figure 112008083479294-PAT00002
, Cyano group and the like can be substituted

상기 음이온으로는 주기율표(CAS version)상의 VIII, IB, 2B, IIIA, VA 족의 원소의 할로겐화물, 알킬술포닐, 할로알킬술포닐, 포스포릴, 이미드, 니트레이트 또는 카르보닐기가 선택될 수 있다.As the anion, halides, alkylsulfonyls, haloalkylsulfonyls, phosphoryls, imides, nitrates or carbonyl groups of elements of group VIII, IB, 2B, IIIA, and VA on the periodic table (CAS version) may be selected. .

상기 이온성 액체의 구체적인 예로는 1-에틸-3-메틸-이미다졸리윰(1-ethyl-3-methyl-imidazolium,EMIM), 1-메틸-3-프로필-이미다졸리윰(1-methyl-3-propyl-imidazolium, PMIM), 1-부틸-3-메틸-이미다졸리윰(1-butyl-3-methyl-imidazolium, BMIM), 1-메틸-3-펜틸-이미다졸리윰(1-methyl-3-pentyl-imidazolium, PnMIM), 1-헥실-3-메틸-이미다졸리윰(1-hexyl-3-methyl-imidazolium, HMIM), 1-및 헵틸-3-메틸-이미다졸리윰(1-heptyl-3-methyl-imidazolium, HpMIM)으로 이루어진 군으로부터 선택된 양이온, 및 헥사플루오로안티모네이트(SbF6), 헥사플루오로포스페이트(PF6), 테트라플루오로보레이트(BF4), 비스(트리플루오로술포닐)이미드(NTf2), 트리플루오로메탄술포네이트(OTf), 아세테이트(OAc), 및 니트레이트(NO3)로 이루어진 군으로부터 선택되는 음이온을 함유하는 이미다졸리윰 염을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Specific examples of the ionic liquids include 1-ethyl-3-methyl-imidazolium (EMIM) and 1-methyl-3-propyl-imidazoli 윰 (1-methyl -3-propyl-imidazolium (PMIM), 1-butyl-3-methyl-imidazolium (BMIM), 1-methyl-3-pentyl-imidazoli 윰 (1 -methyl-3-pentyl-imidazolium (PnMIM), 1-hexyl-3-methyl-imidazolium (HMI), 1- and heptyl-3-methyl-imidazoli 양이온 (1-heptyl-3-methyl-imidazolium (HpMIM)) selected from the group consisting of hexafluoroantimonate (SbF 6 ), hexafluorophosphate (PF 6 ), tetrafluoroborate (BF 4 ) , An imide containing an anion selected from the group consisting of bis (trifluorosulfonyl) imide (NTf 2 ), trifluoromethanesulfonate (OTf), acetate (OAc), and nitrate (NO 3 ) Jolyzek salts, but is not limited thereto.

상기 이온성 액체의 함량은 예를 들면, 주촉매 금속 전구체 100 중량부를 기준으로 10 내지 200 중량부, 25 내지 100 중량부, 30 내지 80 중량부일 수 있다. 이때, 상기 이온성 액체의 함량이 10 중량부 미만이면 활성금속 입자의 입자 안정효과가 미비하여 활성입자 크기가 증가하고, 200 중량부 초과이면 활성입자의 크기 조절에는 효과적일 수 있으나 정제 과정이 길어져 경제성이 떨어질 수 있다.The content of the ionic liquid may be, for example, 10 to 200 parts by weight, 25 to 100 parts by weight, and 30 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight of the main catalyst metal precursor. At this time, if the content of the ionic liquid is less than 10 parts by weight of the particle stability effect of the active metal particles is insufficient to increase the size of the active particles, if more than 200 parts by weight may be effective in controlling the size of the active particles, but the purification process is long Economics can fall.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 전구체 혼합 용액은 보조촉매 금속 전구체를 더 포함할 수 있다. 이렇게 보조촉매 금속 전구체를 더 포함하게 되면, 주촉매 금속 전구체 단독을 사용하는 경우에 비하여 합금형성으로 인해 활성금속의 입자크기 증가를 제어할 수 있을 뿐 아니라, 고가의 백금 함량을 줄여 경제적인 이점이 있을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the metal precursor mixed solution may further include a cocatalyst metal precursor. When the cocatalyst metal precursor is further included, it is possible to control the increase in the particle size of the active metal due to alloy formation as compared with the case of using the main catalyst metal precursor alone. There may be.

상기 보조촉매 금속 전구체는 세륨, 루테늄, 주석, 텅스텐, 티타늄, 몰리브덴, 철, 바나듐, 망간, 코발트, 크롬, 니켈, 팔라듐, 로듐 및 이리듐으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속의 염화물, 질화물, 산화물 또는 할로겐화물일 수 있으며, 보다 구체적으로는 (NH4)2[RuCl6], (NH4)2[RuCl5H20], RuCl3·3H2O, (CH3COO)2Co·4H2O, CoCl2·6H2O, CoSO4·7H2O, CoF2 및 Co(NO3)2·6H2O로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. The cocatalyst metal precursor is a chloride, nitride, oxide or at least one metal selected from the group consisting of cerium, ruthenium, tin, tungsten, titanium, molybdenum, iron, vanadium, manganese, cobalt, chromium, nickel, palladium, rhodium and iridium Halide, more specifically (NH 4 ) 2 [RuCl 6 ], (NH 4 ) 2 [RuCl 5 H 2 0], RuCl 3 · 3H 2 O, (CH 3 COO) 2 Co.4H 2 One or more selected from the group consisting of O, CoCl 2 · 6H 2 O, CoSO 4 · 7H 2 O, CoF 2 and Co (NO 3 ) 2 · 6H 2 O, but is not limited thereto.

상기 보조촉매 금속 전구체의 함량은 제조하고자 하는 합금 촉매의 합금 비율을 고려하여 정할 수 있으며, 구체적으로는 주촉매 금속 전구체 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 300 중량부, 10 내지 150 중량부, 30 내지 100 중량부일 수 있다. 이때, 상기 보조촉매 금속 전구체의 함량이 0.5 중량부 미만이면 합금효과에 인한 입자크기 제어 및 내구성 향상 등의 효과를 기대할 수 없고, 300 중량부 초과이면 주촉매 금속의 표면을 보조촉매 금속으로 대체되어 주촉매 금속의 활성을 저하시키는 효과를 나타낼 수 있다.The content of the cocatalyst metal precursor may be determined in consideration of the alloy ratio of the alloy catalyst to be prepared, and specifically 0.5 to 300 parts by weight, 10 to 150 parts by weight, 30 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the main catalyst metal precursor. It may be part by weight. At this time, when the content of the cocatalyst metal precursor is less than 0.5 parts by weight, the effect of controlling the particle size and improving durability due to the alloying effect cannot be expected. If the content is greater than 300 parts by weight, the surface of the main catalyst metal is replaced with the cocatalyst metal. It can exhibit the effect of lowering the activity of the main catalyst metal.

이후, 상기 제조된 금속 전구체 혼합 용액의 환원 단계를 수행하며, 이때 상기 환원 단계에 사용되는 환원제로는 알코올, 히드라진, 알데히드, 수소화붕소나트륨, 수소화붕소리튬, 수소화붕소칼륨, 티오아황산나트륨등으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 상기 알코올로는 메탄올, 에탄올 등의 모노알코올, 에틸렌글리콜, 프로판-1,3-다이올, 2-메틸프로판-1,3-다이올, 헥산-1,6-다이올 또는 1,10-데칸다이올 등의 다이알코올을 들 수 있다. Subsequently, a reduction step of the prepared metal precursor mixture solution is performed, wherein the reducing agent used in the reduction step includes alcohol, hydrazine, aldehyde, sodium borohydride, lithium borohydride, potassium borohydride, sodium thiosulfate, and the like. It may be one or more selected from the group. Examples of the alcohol include monoalcohols such as methanol and ethanol, ethylene glycol, propane-1,3-diol, 2-methylpropane-1,3-diol, hexane-1,6-diol or 1,10-decane. And dialcohols such as diols.

상기 환원제의 함량은 제조하고자 하는 합금 촉매의 합금 비율을 고려하여 정할 수 있다. 구체적으로는 알코올 환원 방법 및 수소화 환원 방법을 제외한 환원 방법의 경우에는 금속 전구체의 음이온염 1몰당량을 기준으로 0.8 내지 5 당량부, 1.0 내지 4 당량부, 1.2 내지 3 당량부일 수 있다. 이때, 상기 환원제의 함량이 0.8 당량부 미만이면 환원력이 미비하여 합금을 만들기 곤란할 수 있고, 5 당량부 초과이면 환원제의 과다 사용으로 인한 합금 입자 및 백금입자의 크기가 증가 할 수 있다. The content of the reducing agent may be determined in consideration of the alloy ratio of the alloy catalyst to be prepared. Specifically, in the case of a reduction method except an alcohol reduction method and a hydrogenation reduction method, the amount may be 0.8 to 5 equivalent parts, 1.0 to 4 equivalent parts, and 1.2 to 3 equivalent parts based on 1 molar equivalent of the anion salt of the metal precursor. In this case, when the content of the reducing agent is less than 0.8 equivalent parts, it may be difficult to make the alloy due to the insufficient reducing power, and when the content of the reducing agent is more than 5 equivalent parts, the size of the alloy particles and platinum particles due to excessive use of the reducing agent may increase.

상기 금속 전구체 혼합 용액을 환원제로 환원시켜 환원 결과물을 제조하는 단계 전에, 상기 금속 전구체 혼합물 용액에 탄소 지지체를 첨가하여 교반하는 단계를 더 포함할 수 있다.Before preparing the reduction product by reducing the metal precursor mixed solution with a reducing agent, the method may further include adding and stirring a carbon support to the metal precursor mixture solution.

상기 탄소 지지체를 금속 전구체 혼합물 용액에 더 첨가하게 되면 탄소 지지체 자체에 금속 전구체의 흡수 효과로 활성 금속입자의 크기를 제어할 수 있는 효과를 가져올 수 있다. When the carbon support is further added to the metal precursor mixture solution, the carbon support itself may have an effect of controlling the size of the active metal particles by the absorption effect of the metal precursor.

상기 탄소 지지체로는 카본블랙, 케첸 블랙, 아세틸렌 블랙, 활성 탄소 분 말, 탄소 분자체, 탄소나노튜브, 미세 기공을 갖고 있는 활성탄, 메조포러스 카본, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The carbon support may be carbon black, ketjen black, acetylene black, activated carbon powder, carbon molecular sieve, carbon nanotubes, activated carbon having fine pores, mesoporous carbon, or a mixture thereof, but is not limited thereto. It is not.

상기 탄소 지지체의 함량은 주촉매 금속 전구체 100 중량부를 기준으로 10 내지 1,000 중량부, 25 내지 500 중량부, 50 내지 300 중량부일 수 있다. 이때, 상기 탄소 지지체의 함량이 10 중량부 미만이면 탄소지지체에 담지되는 양이 미비하여 탄소지지체의 효과가 없게 되고, 1,000 중량부 초과이면 활성촉매의 밀도가 감소하여 고함량의 촉매를 사용하는 직접메탄올 연료전지에서는 부적절할 수 있다. The content of the carbon support may be 10 to 1,000 parts by weight, 25 to 500 parts by weight, and 50 to 300 parts by weight based on 100 parts by weight of the main catalyst metal precursor. In this case, when the content of the carbon support is less than 10 parts by weight, the amount of carbon support is insufficient, so that the effect of the carbon support becomes ineffective. If the content is more than 1,000 parts by weight, the density of the active catalyst decreases, thereby directly using a high content catalyst. It may be inappropriate for methanol fuel cells.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 제조 방법에 의해 제조된 촉매를 포함하는 연료 전지용 전극, 상기 전극을 포함하는 막전극 접합체 및 상기 막전극 접합체를 포함하는 연료 전지가 제공된다. In addition, according to an embodiment of the present invention, there is provided a fuel cell electrode including a catalyst prepared by the manufacturing method, a membrane electrode assembly including the electrode, and a fuel cell including the membrane electrode assembly.

본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지용 전극은 전극 기재, 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예의 제조 방법에 따른 담지 촉매, 전극 확산층 및 미세 다공층 등을 포함할 수 있으며, 이는 카본 페이퍼 등의 전극 기재 상에, 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 탄소나노튜브, 탄소나노와이어, 탄소나노혼, 탄소나노파이버 등의 탄소 분말; 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE: polytetrafluoroethylene), 폴리비닐리덴플루오라이드 (PVdF: polyvinylidenefluoride), 불화에틸렌프로필렌 (FEP: fluorinated ethylene propylene) 등의 바인더; 및 물, 에탄올, 메탄올, 이소프로필알콜, n-프로필알코올, 부틸알코올 등의 분산매를 혼합하고, 이를 테이프 캐스팅 (tape casting), 스프레이 (spray), 또는 스크린 프린팅 (screen printing) 등의 방법으로 코팅함으로써 균일한 두께로 확산층 및 미세 다공층을 형성하고, 이어서 상기 확산층 및 미세 다공층 상에, 본 발명의 일 실시예의 제조 방법에 따른 담지 촉매의 슬러리를 제조하여 테이프 캐스팅 (tape casting), 스프레이 (spray) 또는 스크린 프린팅 (screen printing) 등의 방법으로 코팅함으로써 제조될 수 있다. An electrode for a fuel cell according to an embodiment of the present invention may include an electrode substrate, a supported catalyst according to the manufacturing method of an embodiment of the present invention as described above, an electrode diffusion layer and a microporous layer, and the like, such as carbon paper. Carbon powders such as carbon black, acetylene black, carbon nanotubes, carbon nanowires, carbon nanohorns and carbon nanofibers on the electrode substrate; Binders such as polytetrafluoroethylene (PTFE: polytetrafluoroethylene), polyvinylidene fluoride (PVdF: polyvinylidenefluoride), and fluorinated ethylene propylene (FEP); And a dispersion medium such as water, ethanol, methanol, isopropyl alcohol, n-propyl alcohol, butyl alcohol, and the like, which are coated by a tape casting, spray, or screen printing method. Thereby forming a diffusion layer and a microporous layer with a uniform thickness, and then producing a slurry of a supported catalyst according to the production method of an embodiment of the present invention on the diffusion layer and the microporous layer by tape casting and spraying ( It may be prepared by coating by a method such as spray or screen printing.

상기 확산층은 촉매층으로 반응 기체가 용이하게 접근할 수 있도록 하는 역할을 수행하며, 더불어 전지 구동시 부산물로 발생하는 물에 의한 성능저하를 방지하는 역할을 수행한다. 한편, 상기 미세 다공층은 확산층의 성능을 증가시키는 역할을 수행한다. The diffusion layer serves to make the reaction gas easily accessible to the catalyst layer, and also to prevent performance degradation due to water generated as a by-product when the battery is driven. On the other hand, the microporous layer serves to increase the performance of the diffusion layer.

본 발명의 일 실시예에 따른 막전극 접합체 (Membrane Electrode Assembly; MEA)는 애노드 및 캐소드를 포함하는 전극; 및 상기 한 쌍의 전극 사이에 게재되는 전해질막을 포함한다. Membrane Electrode Assembly (MEA) according to an embodiment of the present invention is an electrode including an anode and a cathode; And an electrolyte membrane disposed between the pair of electrodes.

상기 전극은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극이며, 상기 전해질막으로는, 일반적으로, 불소화 알킬렌으로 구성된 주쇄와 말단에 술폰산기를 갖는 불소화비닐 에테르로 구성된 측쇄를 갖는 술포네이트 고불화 폴리머 (예: Nafion : Dupont사의 상표)와 같은 폴리머 전해질이 사용될 수 있다. 이러한 폴리머 전해질막은 적정량의 물을 함습하므로써 우수한 이온 전도성을 발휘하게 된다. 전극 및 전해질막의 접합은 열가압 방법 등에 의해서 수행될 수 있다. The electrode is an electrode according to an embodiment of the present invention, and as the electrolyte membrane, a sulfonate high fluorinated polymer having a main chain generally composed of fluorinated alkylene and a side chain composed of fluorinated vinyl ether having a sulfonic acid group at its terminal (eg Polymer electrolytes such as Nafion (trademark of Dupont) may be used. Such a polymer electrolyte membrane exhibits excellent ion conductivity by impregnating an appropriate amount of water. Bonding of the electrode and the electrolyte membrane may be performed by a thermal press method or the like.

또한, 본 발명의 일 실시예는 상기 막전극 접합체를 포함하는 연료 전지를 제공하며, 이러한 연료 전지는 적어도 하나의 전기 발생부, 연료 공급부 및 기체 공급부를 포함한다. 상기 전기 발생부는 고분자 전해질 막 양면에 구성되는 양극, 음극 및 분리판을 포함하며, 금속 망사 등을 이용하여 전극과 분리판이 일체형으로 제작될 수도 있다. 상기 연료 공급부는 수소 또는 수소 함유 연료, 즉 메탄올과 같은 알코올류를 상기 전기 발생부로 공급하는 역할을 하며, 상기 기체 공급부는 산소 또는 산소를 포함하는 공기 등을 상기 전기 발생부로 공급하는 역할을 한다. In addition, an embodiment of the present invention provides a fuel cell including the membrane electrode assembly, and the fuel cell includes at least one electricity generating unit, a fuel supply unit, and a gas supply unit. The electricity generating unit includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator formed on both sides of the polymer electrolyte membrane, and the electrode and the separator may be integrally manufactured by using a metal mesh. The fuel supply unit serves to supply hydrogen or hydrogen-containing fuel, that is, alcohols such as methanol to the electricity generator, and the gas supply unit serves to supply oxygen or air including oxygen to the electricity generator.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 전지 중 직접 메탄올 연료 전지에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a direct methanol fuel cell of a fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1.

도 1에 도시된 바와 같이, DMFC는 연료가 공급되는 애노드 (20), 산화제가 공급되는 캐소드 (30), 및 애노드 (20)와 캐소드 (30) 사이에 위치하는 전해질막 (40)을 포함한다. 일반적으로, 애노드 (20)는 애노드 확산층 (22)과 애노드 촉매층 (21)으로 이루어지며, 캐소드 (30)는 캐소드 확산층 (32)과 캐소드 촉매층 (31)으로 이루어진다. 상기 애노드 촉매층과 캐소드 촉매층은 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법으로 제조된 담지 촉매로 이루어진다. As shown in FIG. 1, the DMFC includes an anode 20 to which fuel is supplied, a cathode 30 to which an oxidant is supplied, and an electrolyte membrane 40 positioned between the anode 20 and the cathode 30. . In general, the anode 20 consists of an anode diffusion layer 22 and an anode catalyst layer 21, and the cathode 30 consists of a cathode diffusion layer 32 and a cathode catalyst layer 31. The anode catalyst layer and the cathode catalyst layer is made of a supported catalyst prepared by the manufacturing method according to an embodiment of the present invention described above.

애노드 분리판 (50)은 애노드에 연료를 공급하기 위한 유로를 구비하고 있으며, 애노드에서 발생한 전자를 외부회로 또는 인접하는 단위전지로 전달하기 위한 전자전도체의 역할을 한다. 캐소드 분리판 (60)은 캐소드에 산화제를 공급하기 위한 유로를 구비하고 있으며, 외부회로 또는 인접하는 단위전지로부터 공급된 전자를 캐소드로 전달하기 위한 전자전도체의 역할을 한다. DMFC에 있어서, 애노드에 공급되는 연료로서는 주로 메탄올 수용액이 사용되고 이는 연료 공급부로부터 공급되며, 캐소드에 공급되는 산화제로서는 주로 공기가 사용되고 이는 기체 공급부로부터 공급된다. The anode separator 50 has a flow path for supplying fuel to the anode, and serves as an electron conductor for transferring electrons generated from the anode to an external circuit or an adjacent unit cell. The cathode separator 60 has a flow path for supplying an oxidant to the cathode, and serves as an electron conductor for transferring electrons supplied from an external circuit or an adjacent unit cell to the cathode. In DMFC, an aqueous methanol solution is mainly used as the fuel supplied to the anode, which is supplied from a fuel supply section, and air is mainly used as an oxidant supplied to the cathode, which is supplied from a gas supply section.

애노드 확산층 (22)을 통하여 애노드 촉매층 (21)에 전달된 메탄올 수용액은 전자, 수소이온, 이산화탄소 등으로 분해된다. 수소 이온은 전해질막 (40)을 통하여 캐소드 촉매층 (31)으로 전달되고, 전자는 외부회로로 전달되며, 이산화탄소는 외부로 배출된다. 캐소드 촉매층 (31)에서는, 전해질막 (40)을 통하여 전달된 수소이온, 외부회로로부터 공급된 전자, 그리고 캐소드 확산층 (32)을 통하여 전달된 공기중의 산소가 반응하여 물을 생성한다. The aqueous methanol solution transferred to the anode catalyst layer 21 through the anode diffusion layer 22 is decomposed into electrons, hydrogen ions, carbon dioxide, and the like. Hydrogen ions are transferred to the cathode catalyst layer 31 through the electrolyte membrane 40, electrons are transferred to an external circuit, and carbon dioxide is discharged to the outside. In the cathode catalyst layer 31, hydrogen ions delivered through the electrolyte membrane 40, electrons supplied from an external circuit, and oxygen in the air delivered through the cathode diffusion layer 32 react to generate water.

이러한 DMFC에 있어서, 전해질막 (40)은 수소 이온 전도체, 전자 절연체, 격리막 등의 역할을 한다. 이때, 격리막의 역할이라 함은, 미반응 연료가 캐소드로 전달되거나, 또는 미반응 산화제가 애노드로 전달되는 것을 방지하는 것을 의미한다. In such a DMFC, the electrolyte membrane 40 serves as a hydrogen ion conductor, an electronic insulator, a separator, and the like. In this case, the role of the separator means that unreacted fuel is delivered to the cathode, or unreacted oxidant is prevented from being delivered to the anode.

이하 본 발명의 실시예들을 통하여 더욱 상세히 설명하기로 하되, 하기 실시예는 본 발명의 명확한 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. The following examples are only intended to help a clear understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

실시예 Example

합성예 1: 이온성 액체(3.1-부틸-3-메틸이미다졸리윰Synthesis Example 1 Ionic Liquid (3.1-Butyl-3-methylimidazolysone)

비스(트리플루오로술포닐)이미드)의 합성Synthesis of Bis (trifluorosulfonyl) imide)

1-부틸-3-메틸이미다졸리유 클로라이드 54g을 아세톤 150ml에 첨가했다. 여기에 리튬비스(트리플루오로술포닐)이미드 68g(1.1당량)을 첨가하고, 24시간 동안 반응시킨 후, 반응액을 여과하여 염을 제거했다. 여과액을 증류하여 아세톤을 제거하고 1-부틸-3-메틸이미다졸리윰 비스(트리플루오로술포닐)이미드 이온성 액체를 제조하였다. 54 g of 1-butyl-3-methylimidazoli oil chloride was added to 150 ml of acetone. 68 g (1.1 equiv) of lithium bis (trifluorosulfonyl) imide was added thereto and reacted for 24 hours, and then the reaction solution was filtered to remove salts. The filtrate was distilled off to remove acetone, to prepare 1-butyl-3-methylimidazolysin bis (trifluorosulfonyl) imide ionic liquid.

실시예 1: Pt 함량 100 중량%인 Pt black의 제조 Example 1: Preparation of Pt black with Pt content of 100% by weight

반응용기에 염화백금산(H2PtCl6ㆍ6H2O, 99%) 10.0g과 합성예 1에서 제조된 이온성 액체 4.0g을 아세톤 200g에 첨가하여 상온에서 8시간 교반하였다. 이어서 수산화나트륨 6.3g과 환원제인 수소화붕소나트륨 4.9g을 탈염수 20g에 녹인 용액을 상기 반응용기에 적가하여 1시간 동안 환원시켰다. 감압을 이용하여 아세톤을 제거한 후 과량의 메틸렌클로라이드를 첨가하여 탈염수 층과 층분리를 이루게 한다. 반응 부산물이 포함되어 있는 탈염수층을 층분리로 정제하고, 탈염수를 다시 첨가하여 층분리에 의한 정제 방법을 되풀이하여 정제과정을 완료한다. 이어서 메틸렌클로라이드층을 필터로 정제하여 이온성 액체를 회수한 후 촉매를 얻는다. 80℃에서 12시간 동안 건조하여 Pt 함량 100 중량%인 Pt black을 제조하였다.(수득율 99%)10.0 g of chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 .6H 2 O, 99%) and 4.0 g of the ionic liquid prepared in Synthesis Example 1 were added to 200 g of acetone and stirred at room temperature for 8 hours. Subsequently, a solution obtained by dissolving 6.3 g of sodium hydroxide and 4.9 g of sodium borohydride as a reducing agent in 20 g of demineralized water was added dropwise to the reaction vessel and reduced for 1 hour. Acetone is removed using reduced pressure, and excess methylene chloride is added to form a layer with the demineralized water layer. The demineralized water layer containing the reaction by-products is purified by layer separation, and demineralized water is added again to repeat the purification method by layer separation to complete the purification process. The methylene chloride layer is then purified with a filter to recover the ionic liquid to obtain a catalyst. Pt black having a Pt content of 100% by weight was prepared by drying at 80 ° C. for 12 hours. (99% yield)

회수된 이온성 액체는 메틸렌클로라이드를 감압증류하여, 이온성액체와 메틸렌클로라이드로 다시 얻을 수 있고, 재사용이 가능하다.The recovered ionic liquid is distilled under reduced pressure from methylene chloride to be obtained as an ionic liquid and methylene chloride, which can be reused.

실시예 2: Pt-Ru 함량 100 중량%인 Pt-Ru black 제조 Example 2: Preparation of Pt-Ru black with Pt-Ru content of 100% by weight

반응용기에 염화백금산(H2PtCl6ㆍ6H2O, 99%) 10.0g, 염화루테늄(RuCl3ㆍ3H2O, 98%) 4.94g 및 합성예 1에서 제조된 이온성 액체 5.0g을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 Pt-Ru함량 100 중량%인 Pt-Ru black을 제조하였다.(수득율 99%)In the reaction vessel, 10.0 g of chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 6H 2 O, 99%), 4.94 g of ruthenium chloride (RuCl 3 · 3H 2 O, 98%) and 5.0 g of the ionic liquid prepared in Synthesis Example 1 were used. Except that Pt-Ru black 100% by weight in the same manner as in Example 1 was prepared. (Yield 99%)

비교예 1: Pt 함량 100 중량%인 Pt 블랙의 제조 Comparative Example 1: Preparation of Pt Black with Pt Content of 100% by Weight

반응용기에 염화백금산(H2PtCl6ㆍ6H2O, 99%) 10.0g을 탈염수에 첨가하여 상온 에서 8시간 교반하였다. 이어서 수산화나트륨과 환원제인 수소화붕소나트륨을 탈염수에 녹인 용액을 상기 반응용기에 적가하여 1시간 동안 환원시켰다. 그 후 탈염수로 정제하는 과정을 되풀이하고, 이어서 80℃에서 진공 건조하여 Pt 함량 100 중량%인 Pt 블랙을 제조하였다.(수득율 95%) 10.0 g of chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 .6H 2 O, 99%) was added to the deionized water and stirred for 8 hours at room temperature. Subsequently, a solution of sodium hydroxide and sodium borohydride, which is a reducing agent, in demineralized water was added dropwise to the reaction vessel to reduce the solution for 1 hour. Thereafter, the process of refining with demineralized water was repeated, followed by vacuum drying at 80 ° C. to prepare Pt black having a Pt content of 100% by weight. (95% yield)

비교예 2: Pt-Ru 함량 100 중량%인 Pt-Ru 블랙의 제조 Comparative Example 2: Preparation of Pt-Ru Black with Pt-Ru Content of 100% by Weight

반응용기에 염화백금산(H2PtCl6ㆍ6H2O, 99%) 10.0g, 염화루테늄(RuCl3ㆍ3H2O, 98%) 4.94g을 사용한 것을 제외하고 비교예 1과 동일한 방법으로 Pt-Ru함량 100 중량%인 Pt-Ru 블랙을 제조하였다.(수득율 96%)Pt- was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that 10.0 g of chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 6H 2 O, 99%) and 4.94 g of ruthenium chloride (RuCl 3 · 3H 2 O, 98%) were used as the reaction vessel. Pt-Ru black having a Ru content of 100% by weight was prepared. (96% yield)

비교예 3: Pt/C (Johnson Matthey) Comparative Example 3: Pt / C (Johnson Matthey)

이는 백금이 100 중량% (금속기준)의 함량인 Pt 블랙(Johnson Matthey) 상용촉매이다. This is a Pt black (Johnson Matthey) commercial catalyst with a platinum content of 100% by weight (based on metal).

비교예 4: Pt-Ru 블랙 (Johnson Matthey) Comparative Example 4: Pt-Ru Black (Johnson Matthey)

이는 백금-루테늄 (원자비율1:1)이 100 중량% (금속기준)의 함량인 Pt-Ru black(Johnson Matthey) 상용촉매이다. This is a Pt-Ru black (Johnson Matthey) commercial catalyst whose content is 100% by weight (based on metal) of platinum-ruthenium (atomic ratio 1: 1).

상기 비교예 1 내지 2의 제조 공정에서는 활성금속의 안정제 역할을 하는 환원제 없이 환원 과정이 수행되므로 촉매 입자가 대응되는 실시예 1 및 2의 경우 보다 크게 형성되었다. In the manufacturing process of Comparative Examples 1 to 2, since the reduction process is performed without a reducing agent serving as a stabilizer of the active metal, catalyst particles are formed larger than those of Examples 1 and 2 corresponding thereto.

하기 표 2에는 실시예 1 내지 2에 따른 촉매 및 비교예 1 내지 4에 따른 촉매에 대한 활성금속 성분의 담지량, 활성 금속 성분의 입경, 활성 금속 성분의 원 자 비율, EDX에 따른 원소의 중량%, 수득율 및 전류 밀도값을 요약하여 나타내었다. Table 2 shows the supported amount of the active metal component, the particle size of the active metal component, the atomic ratio of the active metal component, the weight percentage of the element according to EDX for the catalyst according to Examples 1 to 2 and the catalyst according to Comparative Examples 1 to 4 , And yield and current density values are summarized.

[표 2] TABLE 2

구 분division 촉 매 명Catalyst Name 활성금속
담지량
(중량%)Active metal
Loading
(weight%) 활성금속
평균 입자크기
(nm)Active metal
Average particle size
(nm) 원자
비율atom
ratio EDX
(중량%)EDX
(weight%) 수득율
(%)Yield
(%) 전류밀도
(id,A/g)Current density
(id, A / g) 실시예 1Example 1 PtPt 100100 4.54.5 -- Pt(100)Pt (100) 9999 4.84.8 실시예 2Example 2 Pt-RuPt-Ru 100100 3.43.4 1:11: 1 Pt(66), Ru(34)Pt (66), Ru (34) 9999 3232 비교예 1Comparative Example 1 PtPt 100100 7.27.2 -- Pt(100)Pt (100) 9595 2.72.7 비교예 2Comparative Example 2 Pt-RuPt-Ru 100100 4.44.4 1:11: 1 Pt(66), Ru(34)Pt (66), Ru (34) 9696 1515 비교예 3Comparative Example 3 Pt(JM)Pt (JM) 100100 6.86.8 -- Pt(100)Pt (100) -- 3.23.2 비교예 4Comparative Example 4 Pt-Ru(JM)Pt-Ru (JM) 100100 4.04.0 1:11: 1 Pt(66), Ru(34)Pt (66), Ru (34) -- 2323

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1에 따른 담지 촉매에 있어서 활성 금속의 입자 크기는 비교예 3에 따른 상용 촉매의 입자 크기보다 작다. 실시예 1 (백금입자 4.5nm)는 비교예 1 (백금입자 7.2nm) 및 상용촉매인 비교예 3 (백금입자 6.8nm)에 비해 더 작은 백금입자의 크기를 가지며, 상기 입자가 고르게 분포됨을 확인하였다. 또한 실시예 2 (백금-루테늄 합금입자 3.4nm)도 비교예 2 (백금-루테늄 합금입자 4.4nm)에 비해 더 작은 백금-루테늄 합금 입자의 크기를 가진다는 것을 확인하였다. As shown in Table 2, the particle size of the active metal in the supported catalyst according to Example 1 is smaller than the particle size of the commercial catalyst according to Comparative Example 3. Example 1 (platinum particles 4.5nm) has a smaller platinum particle size than Comparative Example 1 (platinum particles 7.2nm) and commercial catalyst Comparative Example 3 (platinum particles 6.8nm), confirming that the particles are evenly distributed. It was. In addition, it was confirmed that Example 2 (platinum-ruthenium alloy particles 3.4nm) also has a smaller size of platinum-ruthenium alloy particles compared to Comparative Example 2 (platinum-ruthenium alloy particles 4.4nm).

상기 표 2에서, 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 4에 따른 촉매의 조성, 물성 및 전류 밀도는 하기와 같이 평가하였다. In Table 2, the composition, physical properties and current density of the catalysts according to Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 4 were evaluated as follows.

조성 Furtherance

성분 함량은 SEM-EDX (모델명:JEOL, JSM-6335F, 200kV에서 측정)로 평가하였고, 조성의 화학적 상태는 XPS (모델명:MultiLab. ESCA 2000, 광원: Mg Kα, 15kV / 500W에서 측정)로 조사하였다. The component content was evaluated by SEM-EDX (model name: JEOL, JSM-6335F, measured at 200 kV), and the chemical state of the composition was investigated by XPS (model name: MultiLab.ESCA 2000, light source: Mg Kα, measured at 15 kV / 500 W). It was.

물성 (촉매 금속의 입자 크기) Properties (particle size of catalyst metals)

촉매의 결정성과 결정 크기를 알아보기 위하여 XRD (모델명: Rigaku X-ray powder diffractometer, 광원:Cu Kα, 40 kV/40mA에서 측정) 조사를 수행하였다. 촉매 금속의 입자 크기는 XRD 패턴의 백금 (220) 피크로부터 하기 수학식 1의 Scherrer식을 사용하여 계산하였으며, 결과를 상기 표 1에 나타내었다. 하기 수학식 1에서, L = 평균 입자 크기, λKα1 = X-선의 파장, θB = (220) 피크의 θ값, B(2θ) = (220) 피크의 θ 범위이다. XRD (model name: Rigaku X-ray powder diffractometer, light source: Cu Kα, measured at 40 kV / 40 mA) was performed to determine the crystallinity and crystal size of the catalyst. The particle size of the catalyst metal was calculated from the platinum (220) peak of the XRD pattern using the Scherrer equation of Equation 1 below, and the results are shown in Table 1 above. In Equation 1 below, L = average particle size, λ Kα1 = wavelength of X-rays, θB = (θ) value of (220) peak, and B (2θ) = (θ) range of (220) peak.

[수학식 1] [Equation 1]

Figure 112008083479294-PAT00003
Figure 112008083479294-PAT00003

전류밀도 Current density

하기 방법으로 단위무게 당 전류밀도를 측정하여 전기적 활성도를 평가하였다. 상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 비교예 4에서 제조한 촉매 16mg, 10 중량% 나피온(Nafion) 용액 0.5㎖ 및 3차 증류수 20㎖를 혼합하여 촉매 슬러리를 제조한 후, 2mm 원형 GC 전극에 상기 제조된 촉매 슬러리를 3㎕ 도포하였다. 반쪽 전지 전극의 성능 평가는 0.2M 메탄올 및 0.1M 황산 수용액의 혼합용액에서 3전극 시스템 (Reference Electrode: Ag, AgCl/KCl(sat'd), Counter Electrode: Platinum, gauze, 100mesh, 99.9%, Working Electrode: GC Electrode)으로 25℃에서 수행하였으며, 이때 주사 속도는 20㎷/sec였다.The electrical activity was evaluated by measuring the current density per unit weight in the following manner. The catalyst slurry was prepared by mixing 16 mg of the catalyst prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 4, 0.5 ml of 10 wt% Nafion solution, and 20 ml of tertiary distilled water to prepare a catalyst slurry, followed by 2 mm round GC. 3 μl of the prepared catalyst slurry was applied to the electrode. The performance of the half cell electrode was evaluated using a three-electrode system (Reference Electrode: Ag, AgCl / KCl (sat'd), Counter Electrode: Platinum, gauze, 100mesh, 99.9%, in a mixed solution of 0.2M methanol and 0.1M sulfuric acid solution). Electrode: GC Electrode) was carried out at 25 ℃, the injection rate was 20 ㎷ / sec.

상기 표 2에 그 결과를 나타내었다. 상기 표 1에 기재한 바와 같이, 백금을 사용한 실시예 1 (4.8A/g)는 비교예 1 (2.7A/g) 및 상용 촉매인 비교예 3 (3.2A/g)에 비해 향상된 전류 밀도를 보였고, 백금과 루테늄의 합금을 사용한 실시예 2 (32A/g)은 비교예 2 (15A/g) 및 상용 촉매인 비교예 4 (23A/g)에 비해 향상된 전류 밀도를 보였다. Table 2 shows the results. As shown in Table 1, Example 1 (4.8 A / g) using platinum has improved current density compared to Comparative Example 1 (2.7 A / g) and Comparative Example 3 (3.2 A / g), which is a commercial catalyst. Example 2 (32 A / g) using an alloy of platinum and ruthenium showed improved current density compared to Comparative Example 2 (15 A / g) and Comparative Example 4 (23 A / g), which is a commercial catalyst.

실시예 1 및 2의 촉매를 채용한 연료 전지 및 상용 촉매인 비교예 3 및 4의 촉매를 사용한 연료 전지의 성능을 비교하기 위해서, 하기 제조예와 같이 연료 전지를 제작하였다. In order to compare the performance of the fuel cell employing the catalysts of Examples 1 and 2 and the fuel cells using the catalysts of Comparative Examples 3 and 4, which are commercial catalysts, fuel cells were prepared as in the following Production Examples.

제조예 Production Example

폴리테트라플루오로에틸렌 또는 나피온 용액과 같은 바인더, 또는 이오노머 및 전도성 탄소 물질을 혼합한 미세 다공층 (microporous layer)을 폴리테트라플루오로에틸렌과 같은 불소 계열수지로 발수 처리한 탄소페이퍼 위에 스프레이 방식으로 도입하여 기체 확산층을 제조한 후, 실시예 1의 촉매 및 소량의 나피온 용액을 혼합하여 스프레이 방식으로 도포함으로써 양극 전극을 구성하였고, 동일한 방법으로 실시예 2의 촉매를 도포함으로써 음극 전극을 구성하였다. A binder such as polytetrafluoroethylene or Nafion solution, or a microporous layer containing ionomer and conductive carbon material is sprayed onto a water-repellent carbon paper with a fluorine resin such as polytetrafluoroethylene. After introducing the gas diffusion layer to prepare a cathode electrode by mixing the catalyst of Example 1 and a small amount of Nafion solution by spraying, the anode electrode was configured by applying the catalyst of Example 2 in the same manner. .

이어서, 양극 및 음극 사이에 전도성 고분자막 (나피온115-제조사:듀퐁)을 위치시킨 후, 열가압 방식으로 전극-막 접합체 (MEA: membrane electrode assembly)를 제조하였다. 음극 면에 연료 (메탄올) 공급을 위한 분리판을, 양극 면에 기체 (공기) 공급을 위한 분리판을 도입하여 단위전지 시스템을 구성하였다. 연료공급 분리판의 연료 공급은 연료 저장소에서 연료 펌프를 사용하여 공급하였고, 기체 공급 분리판의 기체 공급은 공기 펌프를 이용하여 공급하였으며, 제조된 연료 전지의 성능을 상온에서 평가하였다. Subsequently, a conductive polymer film (Nafion 115-manufacturer: DuPont) was placed between the positive electrode and the negative electrode, and then a membrane electrode assembly (MEA) was manufactured by a thermal pressure method. A unit cell system was constructed by introducing a separator plate for supplying fuel (methanol) to the cathode side and a separator plate for supplying gas (air) to the anode side. The fuel supply of the fuel supply separation plate was supplied using a fuel pump in the fuel reservoir, the gas supply of the gas supply separation plate was supplied using an air pump, and the performance of the manufactured fuel cell was evaluated at room temperature.

한편, 실시예 1 및 2의 담지 촉매를 채용한 연료 전지 및 상용 촉매인 비교예 3 및 4의 담지 촉매를 사용한 연료 전지의 성능을 비교하기 위해서, 양극에 상용 촉매인 비교예 5에 따른 촉매를 사용하고 음극에 상용 촉매인 비교예 4에 따른 촉매를 사용한 것을 제외하고는, 상기와 동일한 연료 전지 시스템을 제작하여 그 성능을 평가하였다. On the other hand, in order to compare the performance of the fuel cell employing the supported catalysts of Examples 1 and 2 and the fuel cell using the supported catalysts of Comparative Examples 3 and 4, which are commercial catalysts, the catalyst according to Comparative Example 5, which is a commercial catalyst on the anode, was used. Except for using the catalyst according to Comparative Example 4 which is a commercial catalyst for the negative electrode, the same fuel cell system as described above was produced and its performance was evaluated.

하기 도 2는 실시예 1 및 2에 따른 촉매를 사용한 단위 전지와 비교예 3 및 4에 따른 촉매를 사용한 연료 전지의 성능 평가 결과를 도시한 것이다. 2 shows performance evaluation results of a unit cell using the catalysts according to Examples 1 and 2 and a fuel cell using the catalysts according to Comparative Examples 3 and 4. FIG.

도 2에서 보는 바와 같이, 동일한 조건에서의 성능을 비교할 때 실시예의 경우가 비교예에 비해 단위 면적당 전력 밀도가 높게 나타남을 알 수 있으며, 따라서 기존의 공지된 상용 촉매에 비해 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법으로 제조된 촉매가 연료 전지의 전극 물질로서 채용되는 경우에 뛰어난 성능 증가 효과를 나타냄을 알 수 있다. As shown in Figure 2, when comparing the performance under the same conditions it can be seen that in the case of the embodiment the power density per unit area is higher than the comparative example, and thus an embodiment of the present invention compared to the conventional known commercial catalyst It can be seen that the catalyst produced by the production method according to the present invention exhibits an excellent performance increase effect when employed as an electrode material of a fuel cell.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지를 도시한 도면이다. 1 is a view showing a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

도 2는 실시예 1 및 2에 따른 촉매 및 비교예 3 및 4에 따른 촉매의, 전류에 따른 전력 밀도 및 전압을 측정한 그래프이다.2 is a graph measuring power density and voltage according to current of the catalysts according to Examples 1 and 2 and the catalysts according to Comparative Examples 3 and 4;

<도면 부호에 대한 간단한 설명> <Short description of drawing symbols>

20: 애노드 30: 캐소드 20: anode 30: cathode

40: 전해질막 50: 애노드 분리판 40: electrolyte membrane 50: anode separator

60: 캐소드 분리판 22: 애노드 확산층 60: cathode separator 22: anode diffusion layer

21: 애노드 촉매층 31: 캐소드 촉매층 21: anode catalyst layer 31: cathode catalyst layer

32: 캐소드 확산층 32: cathode diffusion layer

110: 탄소계 지지체 120: 금속 산화물 입자 110: carbon-based support 120: metal oxide particles

130: 촉매 금속 입자 130: catalytic metal particles

Claims (14)

주촉매 금속 전구체 및 이온성 액체를 포함하는 금속 전구체 혼합 용액을 제조하는 단계; Preparing a metal precursor mixed solution comprising a main catalyst metal precursor and an ionic liquid; 상기 금속 전구체 혼합 용액을 환원제로 환원시켜 환원 결과물을 제조하는 단계;Reducing the metal precursor mixed solution with a reducing agent to prepare a reduction product; 상기 환원 결과물을 정제하고 상기 이온성 액체를 회수하는 단계; 및Purifying the reduction product and recovering the ionic liquid; And 상기 정제된 결과물을 건조하는 단계를 포함하는 연료 전지용 촉매 제조 방법. Method for producing a catalyst for a fuel cell comprising the step of drying the purified result. 제1항에 있어서, 상기 주촉매 금속 전구체가 백금의 염화물, 질화물, 산화물 또는 할로겐화물인 것을 특징으로 하는 연료전지용 촉매의 제조 방법. The method of claim 1, wherein the main catalyst metal precursor is a chloride, nitride, oxide or halide of platinum. 제1항에 있어서, 상기 주촉매 금속 전구체가 테트라클로로백금산 (H2PtCl4), 헥사클로로백금산 (H2PtCl6), 테트라클로로백금산 칼륨 (K2PtCl4), 헥사클로로백금산 칼륨 (K2PtCl6), Pt(NH3)2(NO2)2, 및 Pt(NH3)4Cl2로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 촉매의 제조 방법. The method according to claim 1, wherein the main catalyst metal precursor is tetrachloroplatinic acid (H 2 PtCl 4 ), hexachloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 ), tetrachloroplatinic acid potassium (K 2 PtCl 4 ), hexachloroplatinum potassium (K 2 PtCl 6 ), Pt (NH 3 ) 2 (NO 2 ) 2 , and Pt (NH 3 ) 4 Cl 2 A method for producing a catalyst for a fuel cell, characterized in that at least one selected from the group consisting of. 제1항에 있어서, 상기 금속 전구체 혼합 용액이 보조촉매 금속 전구체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 촉매의 제조 방법. The method of claim 1, wherein the mixed metal precursor solution further comprises a cocatalyst metal precursor. 제4항에 있어서, 상기 보조촉매 금속 전구체가 세륨, 루테늄, 주석, 텅스텐, 티타늄, 몰리브덴, 철, 바나듐, 망간, 코발트, 크롬, 니켈, 팔라듐, 로듐 및 이리듐으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속의 염화물, 질화물, 산화물 또는 할로겐화물인 것을 특징으로 하는 연료전지용 촉매의 제조 방법. The method of claim 4, wherein the cocatalyst metal precursor is at least one metal selected from the group consisting of cerium, ruthenium, tin, tungsten, titanium, molybdenum, iron, vanadium, manganese, cobalt, chromium, nickel, palladium, rhodium and iridium. A method for producing a catalyst for a fuel cell, characterized in that the chloride, nitride, oxide or halide. 제4항에 있어서, 상기 보조촉매 금속 전구체가 (NH4)2[RuCl6], (NH4)2[RuCl5H20], RuCl3·3H2O, (CH3COO)2Co·4H2O, CoCl2·6H2O, CoSO4·7H2O, CoF2 및 Co(NO3)2·6H2O로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연료전지용 촉매의 제조 방법. The method according to claim 4, wherein the cocatalyst metal precursor is (NH 4 ) 2 [RuCl 6 ], (NH 4 ) 2 [RuCl 5 H 2 0], RuCl 3 .3H 2 O, (CH 3 COO) 2 Co. A method for producing a catalyst for a fuel cell, characterized in that at least one selected from the group consisting of 4H 2 O, CoCl 2 · 6H 2 O, CoSO 4 · 7H 2 O, CoF 2 and Co (NO 3 ) 2 · 6H 2 O. 제1항에 있어서, 상기 이온성 액체가 양이온과 음이온으로 이루어지진 염으로서, 상기 양이온이 하기 표 1의 화학식 중 선택되고, 음이온이 주기율표(CAS version)상의 VIII, IB, 2B, IIIA, VA 족의 원소의 할로겐화물, 알킬술포닐, 할로알킬술포닐, 포스포릴, 이미드, 니트레이트 또는 카르보닐기인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 촉매의 제조 방법: According to claim 1, wherein the ionic liquid is a salt consisting of a cation and an anion, the cation is selected from the formula of Table 1, the anion is a group VIII, IB, 2B, IIIA, VA on the periodic table (CAS version) Process for producing a catalyst for a fuel cell, characterized in that the halide, alkylsulfonyl, haloalkylsulfonyl, phosphoryl, imide, nitrate or carbonyl group of the element of: [표 1]TABLE 1
Figure 112008083479294-PAT00004
Figure 112008083479294-PAT00004
상기 표 1에서 R, R', R"는 독립적으로 탄소수 1 내지 12의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.In Table 1, R, R ', and R "are independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. 제1항에 있어서, 상기 이온성 액체가 1-에틸-3-메틸-이미다졸리윰(1-ethyl-3-methyl-imidazolium,EMIM), 1-메틸-3-프로필-이미다졸리윰(1-methyl-3-propyl-imidazolium, PMIM), 1-부틸-3-메틸-이미다졸리윰(1-butyl-3-methyl-imidazolium, BMIM), 1-메틸-3-펜틸-이미다졸리윰(1-methyl-3-pentyl-imidazolium, PnMIM), 1-헥실-3-메틸-이미다졸리윰(1-hexyl-3-methyl-imidazolium, HMIM), 1-및 헵틸-3-메틸- 이미다졸리윰(1-heptyl-3-methyl-imidazolium, HpMIM)으로 이루어진 군으로부터 선택된 양이온, 및 헥사플루오로안티모네이트(SbF6), 헥사플루오로포스페이트(PF6), 테트라플루오로보레이트(BF4), 비스(트리플루오로술포닐)이미드(NTf2), 트리플루오로메탄술포네이트(OTf), 아세테이트(OAc), 및 니트레이트(NO3)로 이루어진 군으로부터 선택되는 음이온을 함유하는 이미다졸리윰 염인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 촉매의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the ionic liquid is 1-ethyl-3-methyl-imidazolium (EMIM), 1-methyl-3-propyl-imidazoli 윰 ( 1-methyl-3-propyl-imidazolium (PMIM), 1-butyl-3-methyl-imidazolium (BMIM), 1-methyl-3-pentyl-imidazoli 1- (1-methyl-3-pentyl-imidazolium (PnMIM), 1-hexyl-3-methyl-imidazolium (HMI)), 1- and heptyl-3-methyl- Cation selected from the group consisting of 1-heptyl-3-methyl-imidazolium (HpMIM), and hexafluoroantimonate (SbF 6 ), hexafluorophosphate (PF 6 ), tetrafluoroborate ( BF 4 ), bis (trifluorosulfonyl) imide (NTf 2 ), trifluoromethanesulfonate (OTf), acetate (OAc), and nitrate (NO 3 ) containing anions selected from the group Production of a catalyst for a fuel cell, characterized in that the imidazolysin salt Way. 제1항에 있어서, 상기 금속 전구체 혼합 용액을 환원제로 환원시켜 환원 결과물을 제조하는 단계 전에, 상기 금속 전구체 혼합물 용액에 탄소 지지체를 첨가하여 교반하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 촉매의 제조 방법.The catalyst for a fuel cell of claim 1, further comprising: adding a carbon support to the metal precursor mixture solution and stirring the metal precursor mixture solution before reducing the metal precursor mixture solution with a reducing agent to produce a reduction product. Manufacturing method. 제9항에 있어서, 상기 탄소 지지체가 카본블랙, 케첸 블랙, 아세틸렌 블랙, 활성 탄소 분말, 탄소 분자체, 탄소나노튜브, 미세 기공을 갖고 있는 활성탄, 메조포러스 카본, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 촉매의 제조 방법. The method of claim 9, wherein the carbon support is carbon black, Ketjen black, acetylene black, activated carbon powder, carbon molecular sieve, carbon nanotubes, activated carbon having fine pores, mesoporous carbon, or a mixture thereof A method for producing a catalyst for a fuel cell. 제1항에 있어서, 상기 환원제가 알코올, 히드라진, 알데히드, 수소화붕소나트륨, 수소화붕소리튬, 수소화붕소칼륨, 티오아황산나트륨 등으로 이루어진 군으로 부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 촉매의 제조 방법. The method of claim 1, wherein the reducing agent is at least one selected from the group consisting of alcohols, hydrazines, aldehydes, sodium borohydride, lithium borohydride, potassium borohydride, sodium thiosulfate, and the like. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항의 제조 방법에 따라 제조된 촉매를 포함하는 연료 전지용 전극. A fuel cell electrode comprising a catalyst prepared according to any one of claims 1 to 11. 제12항에 따른 전극을 포함하는 막전극 접합체. Membrane electrode assembly comprising an electrode according to claim 12. 제13항에 따른 막전극 접합체를 포함하는 연료 전지. A fuel cell comprising the membrane electrode assembly of claim 13.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101150843B1 (en) * 2010-09-15 2012-06-13 한국생산기술연구원 Preparing method of cathode catalyst comprising carbon nitride and conductive carbon support for pemfc, cathode catalyst for pemfc, electrode for pemfc and pemfc
KR101402210B1 (en) * 2010-12-30 2014-06-27 주식회사 엘지화학 Platinium-palladium composite catalyst having a new structure and method for manufacturing the same
KR101491215B1 (en) * 2012-12-12 2015-02-06 현대자동차주식회사 An Electrode for Lithium-Air Battery Containing Porous Carbon Supported by Catalyst

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