전기화학 셀용 이리듐-니켈 산화물 촉매, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 막-전극 접합체
IRIDIUM-NICKEL CATALYST FOR ELECTROCHEMICAL CELL, PREPARATION METHOD THEREOF AND MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY USING THE SAME
특허 요약
본 발명은 루타일 상(Rutile phase)을 포함하는 이리듐 산화물, 및 헥사고날 상(Hexagonal phase)을 포함하는 이리듐-니켈 산화물을 포함하는 수전해 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 막-전극 접합체에 관한 것으로, 이리듐 산화물을 포함하는 촉매 대비 이리듐 사용량을 저감할 수 있고, 촉매활성 및 내구성이 우수하다.
청구항
번호청구항
1

루타일 상(Rutile phase)을 포함하는 이리듐 산화물; 및헥사고날 상(Hexagonal phase)을 포함하는 이리듐-니켈 산화물을 포함하는 수전해 촉매.

2

제1항에 있어서,상기 이리듐 산화물은 X-선 회절(X-ray diffraction; XRD) 분석시 (110), (101), (200) 및 (211) 결정면 중에서 선택되는 적어도 하나에 대한 피크를 포함하는 수전해 촉매.

3

제1항에 있어서,상기 이리듐-니켈 산화물은 X-선 회절(X-ray diffraction; XRD) 분석시,18° 내지 20°, 33.0° 내지 34.5°, 35.0° 내지 37.0° 및 46° 내지 48° 중에서 선택되는 적어도 하나의 회절각(2θ)에 대한 피크를 포함하는 수전해 촉매.

4

제1항에 있어서,상기 이리듐 산화물은 침상(nanoneedle) 구조이고,상기 이리듐-니켈 산화물은 육각판상(Hexagonal platelet) 구조인 수전해 촉매.

5

제4항에 있어서,상기 침상 구조의 이리듐 산화물은 육각판상 구조의 이리듐-니켈 산화물의 표면 중 적어도 일부에 위치하는 수전해 촉매.

6

제4항에 있어서,상기 침상 구조의 이리듐 산화물은 육각판상 구조의 이리듐-니켈 산화물의 표면 중 적어도 일부에 물리적으로 부착된 수전해 촉매.

7

이리듐 전구체, 니켈 전구체 및 시스테아민 염산염(cysteamine hydrochloride)을 포함하는 혼합물을 준비하는 단계;혼합물을 건조하는 단계;건조물을 분쇄하는 단계; 및분쇄물을 소성하는 단계를 포함하고,루타일 상(Rutile phase)을 포함하는 이리듐 산화물; 및헥사고날 상(Hexagonal phase)을 포함하는 이리듐-니켈 산화물을 포함하는 수전해 촉매의 제조 방법.

8

제7항에 있어서,상기 이리듐 전구체는 이리듐 클로라이드(IrCl3), 이리듐 클로라이드 하이드레이트(IrCl3・xH2O), 포타슘 헥사클로로이리데이트(K2IrCl6), 포타슘 헥사클로로이리데이트 하이드레이트(K2IrCl6・xH2O) 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 수전해 촉매의 제조 방법.

9

제7항에 있어서,상기 니켈 전구체는 니켈 설페이트, 니켈 클로라이드, 니켈 브로마이드, 니켈 아세틸아세토네이트, 니켈 시클로헥세인부티레이트, 니켈 에틸헥사노에이트, 니켈 옥타노에이트 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 수전해 촉매의 제조 방법.

10

제7항에 있어서,상기 이리듐 전구체 및 니켈 전구체 중 이리듐의 몰수는 니켈의 몰수보다 큰 것인, 수전해 촉매의 제조 방법.

11

제7항에 있어서,상기 이리듐 전구체 및 니켈 전구체는 이리듐:니켈의 몰비가 1.1:1 내지 3:1인 수전해 촉매의 제조 방법.

12

제7항에 있어서,상기 혼합하는 단계는 질산나트륨(NaNO3)을 포함하는 수용액에서 수행되는 수전해 촉매의 제조 방법.

13

제7항에 있어서,상기 소성하는 단계는 450 ℃내지 650 ℃에서 수행되는 수전해 촉매의 제조 방법.

14

제7항에 있어서,상기 소성하는 단계는 10 ℃/분의 승온속도로 450 ℃내지 650 ℃의 목표온도까지 승온한 후, 상기 목표온도를 30 분 내지 2 시간 동안 유지하는 것인, 수전해 촉매의 제조 방법.

15

캐소드;애노드; 및수전해 촉매를 포함하고, 상기 캐소드와 상기 애노드 사이에 개재되는 전해질막을 포함하고,상기 수전해 촉매는 루타일 상(Rutile phase)를 포함하는 이리듐 산화물; 및 헥사고날 상(Hexagonal phase)를 포함하는 이리듐-니켈 산화물을 포함하는 것인, 수전해용 막-전극 접합체.

16

제15항에 있어서,상기 이리듐 산화물은 XRD 분석시 (110), (101), (200) 및 (211) 결정면 중에서 선택되는 적어도 하나에 대한 피크를 포함하는 수전해용 막-전극 접합체.

17

제15항에 있어서,상기 이리듐-니켈 산화물은 XRD 분석시,18° 내지 20°, 33.0° 내지 34.5°, 35.0° 내지 37.0° 및 46° 내지 48° 중에서 선택되는 적어도 하나의 회절각(2θ)에 대한 피크를 포함하는 수전해용 막-전극 접합체.

18

제15항에 있어서,상기 이리듐 산화물은 침상(nanoneedle) 구조이고,상기 이리듐-니켈 산화물은 육각판상(Hexagonal platelet) 구조인, 수전해용 막-전극 접합체.

19

제18항에 있어서,상기 침상 구조의 이리듐 산화물은 육각판상 구조의 이리듐-니켈 산화물의 표면 중 적어도 일부에 위치하는 수전해용 막-전극 접합체.

20

제18항에 있어서,상기 침상 구조의 이리듐 산화물은 육각판상 구조의 이리듐-니켈 산화물의 표면 중 적어도 일부에 물리적으로 부착된 수전해용 막-전극 접합체.