KR20230096438A - 아자이드 작용기를 갖는 연료전지 전극용 촉매 및 이의 제조방법 - Google Patents

아자이드 작용기를 갖는 연료전지 전극용 촉매 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아자이드 작용기를 갖는 연료전지 전극용 촉매 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 상기 촉매는 지지체 및 상기 지지체 상에 담지된 활성금속을 포함하고, 상기 지지체는 아자이드 작용기(Azide functional group)를 갖는 것일 수 있다.

Description

아자이드 작용기를 갖는 연료전지 전극용 촉매 및 이의 제조방법{A CATALYST FOR ELECTRODES OF FUEL CELL COMPRISING AZIDE FUNCTIONAL GROUP AND PRODUCING METHOD THEREOF}
본 발명은 아자이드 작용기를 갖는 연료전지 전극용 촉매 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
고분자 전해질막 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, 이하 'PEMFC' 또는 '연료전지')는 자동차, 선박, 트램, 드론 등과 같은 수송용 연료전지로 활발히 개발되고 있다.
수송용 연료전지로서 PEMFC가 다양한 운전조건에서 최소 수십 kW 이상 높은 출력 성능을 정상적으로 발휘하려면 넓은 전류 밀도 범위 내에서 안정적으로 작동 가능해야 한다.
일반적으로 PEMFC는 이처럼 요구되는 특정 출력 수준을 충족하기 위해 단위 셀(Unit Cell)들을 적층하여 조립한 스택(Stack) 형태로 사용되고 있다. 스택의 단위 셀 구성에서 가장 안쪽에는 막-전극 접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly, 이하 'MEA')가 위치하고, 이 MEA는 수소 양이온(Proton)을 이동시켜 줄 수 있는 고분자 전해질막과, 전해질막 양면에 도포된 애노드(Anode)와 캐소드(Cathode)로 구성된다. 애노드와 캐소드는 크게 백금 촉매 및 이오노머 전극 바인더 등으로 제조된다. 또한, MEA의 바깥 부분, 즉 애노드 및 캐소드가 위치한 바깥 부분에는 기체확산층(GDL: Gas Diffusion Layer, 이하 'GDL')과 가스켓(Gasket) 등이 적층되고, GDL의 바깥쪽에는 반응 기체 및 냉각수, 반응에 의해 생성된 물이 흐르는 유로(Flow Field)를 제공하는 분리판(Separator or Bipolar Plate)이 접합된다.
PEMFC의 전기화학 반응을 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 산화극인 애노드에 공급된 수소가 백금 촉매 표면에서 수소 산화 반응(Hydrogen Oxidation Reaction, 이하 'HOR')에 의해 수소 양이온과 전자로 분리되며, 이때 수소 양이온은 고분자 전해질막을 통해 환원극인 캐소드 쪽으로 이동하고, 전자는 외부 회로를 통해 캐소드로 이동하게 되는데, 이때 전기가 발생하게 된다.
상기 캐소드에서는 대기 중에서 공급된 공기 중의 산소가 마찬가지로 백금 촉매 표면에서 산소 환원 반응(Oxygen Reduction Reaction, 이하 'ORR')에 의해 환원되며, 이때 환원된 산소와 애노드로부터 전도된 수소 양이온 및 전자가 최종 반응하면서 부산물로서 물과 열을 추가 생성하게 된다.
PEMFC 내 전기화학 반응 시 생성되는 물은 적절한 양이 존재하면 MEA의 가습성을 유지시켜 주는 바람직한 역할을 하지만 필요 이상 과량의 물 발생시 이를 적절히 제거해 주지 않으면 높은 전류밀도에서 '물 범람 또는 홍수(Flooding)' 현상이 발생하게 되고, 이 범람된 물은 반응 기체들이 효율적으로 공급되는 것을 방해하는 역할을 하여 셀 전압 손실이 더욱 더 커지게 된다.
PEMFC의 대표적인 비가역적 열화 모드인 '역전압(Cell Voltage Reversal)' 문제는 상기와 같은 연료전지 내 물 범람, 동절기의 얼음 생성 및 수소 연료 공급장치의 이상 등의 다양한 원인에 의해 연료전지 내 애노드에 수소 연료가 부족해지는 것(Hydrogen Fuel Starvation) 때문에 발생한다.
역전압이 발생하면 연료전지 셀 성능에 매우 치명적인 영향을 미쳐 셀 전압을 크게 감소시키는 것으로 알려졌다. 일반적으로 수소 공급 부족 현상은 크게 연료전지 셀 전체적으로 수소 공급이 부족해지는 '전체적인 수소 부족(Overall Hydrogen Starvation)' 현상과 셀 전체적인 수소 공급은 충분하나 불균일한 분배(Uneven Distribution)로 인해 부분적으로 수소 공급이 부족해지는 '국부적인 수소 부족(Local Hydrogen Starvation)' 현상으로 분류할 수 있다.
이러한 수소 부족 현상은 특히 수소 기체의 불균일한 공급 및 분배, 갑작스러운 연료전지 로드(Load) 요구량 증가 및 연료전지 시동(Start-up) 등의 운전조건에서 더욱 쉽게 발생하는 편이다.
이처럼 애노드에 수소가 부족해지는 경우 애노드 전압 (Vanode)이 증가하게 되고, 계속해서 애노드 전압이 증가하게 되면 결국 애노드 전압이 캐소드 전압(Vcathode) 대비 더 증가하여 전체 셀 전압(Vcell)이 0 보다 작게 되는 역전압 상태에 이르게 되는 것이다(Vcell = Vcathode - Vanode < 0).
애노드 전압 증가에 의한 역전압 상태에서는 먼저 다음 반응식 [1]과 같이 물 전기분해(Water Electrolysis) 반응이 발생한다.
H2O → 1/2O2 + 2H+ + 2e-, Eo = 1.229 V (vs. SHE) [1]
단, 여기서 Eo는 표준전극전위(Standard Electrode Potential)이고 SHE는 표준수소전극(Standard Hydrogen Electrode)이다. 만약 물 전기분해 이후에도 애노드 전압이 계속 증가하게 되면 다음 반응식 [2]와 [3] 등과 같이 애노드에서의 탄소 부식(Carbon corrosion) 반응이 가속화된다.
C + 2H2O → CO2 + 4H+ + 4e-, Eo = 0.207 V (vs. SHE) [2]
C + H2O → CO + 2H+ + 2e-, Eo = 0.518 V (vs. SHE) [3]
이처럼 셀 역전압 조건이 지속되어 셀 전압이 약 -2 V 미만이 되는 과도한 역전압 상태에 도달하게 되면 연료전지 셀의 발열이 과다해져서 MEA 및 기체확산층 등을 전반적으로 파손시키며, 특히 MEA에 핀홀(Pin-Hole)이 발생하고 셀이 전기적으로 단락되는(Electrically Shorted) 심각한 문제들을 야기할 수 있다. 이렇게 되면 결국 더 이상 연료전지 셀을 정상적으로 운전할 수 없는 셀 고장(Cell Failure) 상태에 도달하게 되는 것이다.
전체적인 수소 부족 현상은 연료전지 운전장치(Balance Of Plant) 등에서 센서를 사용하여 수소 공급 상태 등을 모니터링함으로써 비교적 용이하게 검지할 수 있으나, 일부 셀에서의 국부적인 수소 부족 현상은 연료전지 스택의 각 셀을 스택 전압 모니터링(Stack Voltage Monitoring) 장치 등으로 면밀하게 모니터링해야만 검지할 수 있기 때문에 훨씬 많은 노력과 복잡한 제어시스템을 요구하게 된다. 그러므로 근원적인 해결 방법이 필요하였고 종래에는 탄소 부식 반응보다는 물 전기분해 반응을 유도하기 위하여 PEM 수전해의 산소 발생 반응(Oxygen Evolution Reaction, 이하 'OER') 촉매로 주로 사용되는 산화 루테늄(Ruthenium Oxide, 이하 'RuO2'), 산화 이리듐(Iridium Oxide, 이하 'IrO2') 등을 애노드 전극에 첨가하였다. 일반적으로 역전압 개선 성능 측면에는 RuO2, IrO2 순으로 우세하나, 촉매의 성능과 내구를 동시에 고려하여 주로 IrO2가 사용되어진다.
상기와 같이 역전압 개선 촉매로 IrO2를 사용하는 종래기술 또한 완전한 해결책이 되지 못하고 있는 실정이다. 대표적인 문제는 탄소 부식 반응에 의해 발생하는 일산화탄소(Carbon monoxide, 이하 'CO')가 백금 및 이리듐 촉매 표면과 반응, 촉매의 전기화학적 활성 면적(Electrochemically Active Surface Area)을 감소시키는 이른바 'CO 피독' 현상 때문이다.
백금 및 이리듐 촉매의 CO 피독으로 인해 이리듐 촉매의 OER 성능이 감소, 즉 물 전기분해 반응이 원활히 일어나지 못하게 되어 역전압 상황이 지속 악화되며, 혹여나 수소 공급이 다시 정상적으로 이루어진다 하더라도 마찬가지로 이미 피독된 백금 촉매로 인해 HOR이 원활히 일어나지 못해 결국 셀 성능 또한 감소하게 되는 것이다.
이러한 촉매의 CO 피독 현상은 탄소 부식 반응이 적극적으로 이루어지는 역전압 상황 외, 일반적으로 수소 연료 공급 시에도 수소 가스 내 불순물로 포함된 CO에 의해서도 발생할 수 있다.
상기와 같은 CO 피독 현상은 애노드뿐 아니라 캐소드에서도 동일하게 발생하며, 연료전지 셀 성능은 캐소드에 크게 좌우되기 때문에 이 또한 심각한 문제로 대두되고 있다. 캐소드에서는 ORR에 더불어 환원된 산소, 수소 양이온 및 전자가 반응하여 물과 열을 생성하는 반응까지, 애노드에 비해 더욱더 복합적인 반응이 이루어진다. 산소 분위기이며 또한 물이 직접적으로 생성되어 애노드에 비해 훨씬 더 많은 물을 함유하는 곳이다 보니 동일 백금 촉매에 있어서도 애노드 대비 훨씬 더 가혹한 조건에 있으며, 이로 인해 정상적인 연료전지 운전조건 내에서도 탄소 부식 반응이 더욱 쉽게 이루어지는 편이다. 이처럼 탄소 부식 반응에 의해 생성된 CO 및 대기 중에서 공급된 공기 중의 CO에 의해 백금 촉매의 CO 피독이 이루어질 수 있으며, 이는 백금 촉매의 ORR 성능을 감소하여 결국 셀 전압 손실 또한 커지게 된다.
이처럼 애노드 및 캐소드의 촉매 CO 피독 문제를 해결하기 위해 종래에는 백금 촉매의 담지체로 고결정성 탄소 담지체 또는 비탄소 담지체 등을 적용하고자 하는 연구가 많이 이루어지고 있으나, 여러 기술적인 한계 등에 의해 실용화되지는 못하고 있다. 따라서 더욱 안정적인 PEMFC의 구현을 위해서는 현 수준 대비 CO 피독에 대한 촉매의 내구성 증대가 필요하다.
본 발명은 CO 피독을 저감 또는 방지할 수 있는 기능성 백금 촉매를 적용하여 연료전지 전극의 내구성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 더욱 분명해질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 전극용 촉매는 지지체 및 상기 지지체 상에 담지된 활성금속을 포함하고, 상기 지지체는 아자이드 작용기(Azide functional group)를 갖는 것일 수 있다.
상기 지지체는 카본 블랙, 카본나노튜브, 그래핀 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 탄소재에 아자이드 작용기가 결합된 것일 수 있다.
상기 활성금속은 Pt, Pd, Ag, Ir, Cu, Rh, Ni, Ru, Co, Au, Mo, W, Fe 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 아자이드 작용기는 일산화탄소와 반응하여 이소시아네이트 작용기(Isocyanate functional group)로 변환될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 전극은 상기 촉매를 포함할 수 있다.
상기 전극이 애노드일 때, 상기 애노드는 산화 루테늄(RuO2), 산화 이리듐(irO2) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 산소 발생 반응(Oxygen Evolution Reaction, OER) 촉매를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 전극용 촉매의 제조방법은 탄소재에 아자이드 작용기를 결합하여 지지체를 준비하는 단계; 및 상기 지지체 상에 활성금속을 담지하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제조방법은 상기 지지체를 포함하는 분산액을 준비하는 단계; 상기 활성금속의 전구체 용액을 준비하는 단계; 상기 분산액과 활성금속의 전구체 용액을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 240℃ 내지 300℃로 1분 내지 5분 동안 가열하여 상기 지지체 상에 활성금속을 담지하는 것일 수 있다.
본 발명에 따르면 CO 피독을 저감 또는 방지할 수 있으므로 내구성이 향상된 연료전지 전극을 얻을 수 있다. 그에 따라 연료전지 스택의 수명 향상, 막-전극 접합체의 교체 비용 절감에 따른 가격 경쟁력 확보 등의 추가 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 막-전극 접합체를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 촉매(100)를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 촉매의 아자이드 작용기와 일산화탄소의 반응을 설명하기 위한 참고도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.
도 1은 본 발명에 따른 막-전극 접합체를 도시한 단면도이다. 상기 막-전극 접합체는 한 쌍의 전극(10, 10') 및 상기 전극(10, 10') 사이에 개재된 전해질막(20)을 포함할 수 있다.
상기 전극(10)은 캐소드 또는 애노드일 수 있다. 상기 전극(10)은 촉매, 이오노머, 산화방지제 등을 포함할 수 있다. 상기 전극(10)이 애노드일 때에는 산화 루테늄(RuO2), 산화 이리듐(IrO2) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 산소 발생 반응(Oxygen Evolution Reaction, OER) 촉매를 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 촉매(100)를 도시한 것이다. 상기 촉매(100)는 지지체(200) 및 상기 지지체(200) 상에 담지된 활성금속(300)을 포함할 수 있다.
상기 지지체(200)는 아자이드 작용기(Azide functional group)를 갖는 것일 수 있다. 구체적으로 도 3과 같이 상기 지지체(200)는 탄소재(210) 및 상기 탄소재(210)에 결합된 아자이드 작용기(220)를 포함할 수 있다. 상기 아자이드 작용기(220)는 상기 탄소재(210)에 화학적 및/또는 물리적으로 결합한 것일 수 있고, 바람직하게는 화학적으로 결합한 것일 수 있다.
일반적으로 연료전지 전극의 촉매는 카본 블랙에 백금을 담지한 것이다(이하, 'Pt/C'). Pt/C는 HOR 및 ORR에 대한 촉매 활성도가 우수하다. 다만, Pt/C는 CO 피독에 대한 내성이 전혀 없어 탄소 부식 또는 CO 유입에 따른 CO 발생은 촉매의 피독에 따른 전기화학적 표면적(Electrochemical surface area, ECSA)의 감소 및 성능 저하로 이어졌다.
본 발명은 아자이드 작용기를 갖는 지지체 상에 활성금속을 담지하여 CO 피독을 저감 또는 방지할 수 있는 것일 특징으로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이 아자이드 작용기를 갖는 지지체를 사용하면 CO는 활성금속의 피독이 아닌 상대적으로 더 강한 화학반응이 작용하는 아자이드 작용기(220)와 반응하여 이소시아네이트(Isocyanate, 220`)를 형성한다. 이를 하기 반응식1에 정리하였다.
[반응식1]
Figure pat00001
따라서 본 발명에 따르면 활성금속의 CO 피독을 저감 또는 방지할 수 있다. 부산물로 함께 생성되는 질소 가스는 그 양 자체도 굉장히 소량이고, 비활성 기체로 반응성이 없기 때문에 전극에 추가적인 영향 없이 수소, 공기 등과 함께 배기된다.
상기 탄소재(210)는 카본 블랙, 카본나노튜브, 그래핀 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 활성금속(300)은 Pt, Pd, Ag, Ir, Cu, Rh, Ni, Ru, Co, Au, Mo, W, Fe 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 연료전지 전극용 촉매의 제조방법은 탄소재에 아자이드 작용기를 결합하여 지지체를 준비하는 단계 및 상기 지지체 상에 활성금속을 담지하는 단계를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 탄소재를 아자이드화 나트륨과 혼합하여 상기 탄소재에 아자이드 작용기를 결합할 수 있다. 구체적으로 염산(HCl) 용액에 탄소재 및 아자이드화나트륨(NaN3)을 첨가하고 약 60℃, 1시간 내지 4시간의 조건으로 처리한다. 이후 대기 분위기에서 상온까지 냉각시킨다. 그 결과물을 원심분리 또는 감압여과하여 탄소재에 아자이드 작용기가 결합된 지지체를 얻는다.
이후, 상기 지지체 상에 활성금속을 담지할 수 있다. 구체적으로 상기 지지체를 포함하는 분산액을 준비하는 단계, 상기 활성금속의 전구체 용액을 준비하는 단계, 상기 분산액과 활성금속의 전구체 용액을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계 및 상기 혼합물을 가열하는 단계를 통해 상기 지지체 상에 활성금속을 담지할 수 있다. 구체적으로 다이에틸렌글라이콜(Diethylene Glycol, 이하 'DEG')에 상기 지지체를 첨가한 뒤 초음파(Ultrasonic)로 약 2시간 처리하여 분산액을 얻는다. 이와 별도로 DEG에 염화백금산 6수화물(H2PtCl6·6H2O)을 첨가하고 초음파로 약 30분 처리하여 활성금속 전구체 용액을 준비한다. 상기 분산액에 상기 활성금속 전구체 용액 및 NaOH 용액을 첨가하고 초음파로 약 30분 처리하여 분산하여 혼합물을 제조한다. 상기 혼합물을 전자레인지(Microwave oven)를 사용하여 240℃ 내지 300℃, 또는 약 244℃로 1분 내지 5분, 또는 약 2분 동안 가열한다. 이후 대기 분위기에서 상온까지 냉각시킨다. 원심분리로 3회 세척(아세톤 2회, 증류수 1회) 해준 뒤, 60℃의 진공 오븐에서 약 24시간 건조하여 본 발명에 따른 촉매를 얻을 수 있다.
위와 같이 제조한 촉매를 이오노머와 함께 용매에 분산하여 슬러리 또는 잉크를 제조하고, 이를 이형지 등의 기재 상에 캐스팅하여 전극을 제조할 수 있다. 상기 전극이 애노드일 때에는 상기 촉매와 함께 산화 이리듐 및/또는 산화 루테늄 등의 산소 발생 반응(Oxygen Evolution Reaction, OER) 촉매를 더 첨가할 수 있다.
이상으로 본 발명의 실험예 및 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실험예 및 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10: 전극 20: 전해질막 100: 촉매 200: 지지체
210: 탄소재 220: 아자이드 작용기 300: 활성금속

Claims (11)

  1. 지지체 및 상기 지지체 상에 담지된 활성금속을 포함하고,
    상기 지지체는 아자이드 작용기(Azide functional group)를 갖는 것인 연료전지 전극용 촉매.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지체는 카본 블랙, 카본나노튜브, 그래핀 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 탄소재에 아자이드 작용기가 결합된 것인 연료전지 전극용 촉매.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 활성금속은 Pt, Pd, Ag, Ir, Cu, Rh, Ni, Ru, Co, Au, Mo, W, Fe 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 연료전지 전극용 촉매.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 아자이드 작용기는 일산화탄소와 반응하여 이소시아네이트 작용기(Isocyanate functional group)로 변환되는 것인 연료전지 전극용 촉매.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 촉매를 포함하는 연료전지 전극.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전극은 애노드이고,
    상기 애노드는 산화 루테늄(RuO2), 산화 이리듐(irO2) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나의 산소 발생 반응(Oxygen Evolution Reaction, OER) 촉매를 더 포함하는 연료전지 전극.
  7. 탄소재에 아자이드 작용기를 결합하여 지지체를 준비하는 단계; 및
    상기 지지체 상에 활성금속을 담지하는 단계;를 포함하는 연료전지 전극용 촉매의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 탄소재는 카본 블랙, 카본나노튜브, 그래핀 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 연료전지 전극용 촉매의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 탄소재를 아자이드화 나트륨과 혼합하여 상기 탄소재에 아자이드 작용기를 결합하는 것인 연료전지 전극용 촉매의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 활성금속은 Pt, Pd, Ag, Ir, Cu, Rh, Ni, Ru, Co, Au, Mo, W, Fe 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 연료전지 전극용 촉매의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 지지체를 포함하는 분산액을 준비하는 단계;
    상기 활성금속의 전구체 용액을 준비하는 단계;
    상기 분산액과 활성금속의 전구체 용액을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및
    상기 혼합물을 240℃ 내지 300℃로 1분 내지 5분 동안 가열하여 상기 지지체 상에 활성금속을 담지하는 것인 연료전지 전극용 촉매의 제조방법.
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