백금-은 합금촉매 및 그 제조장치와 합성 방법
THE PLATINUM-SILVER CATALYST AND DEVICE FOR MANUFACTURING AND SYNTHESIS METHOD THEREOF
특허 요약
연료전지의 촉매로 사용되는 백금-은 합금 촉매의 합성을 유체 플라스마 공정법으로 실행하는 나노입자의 형태의 백금-은 합금촉매 및 그 합성 방법에 관한 것으로, 유체(11)를 수용하는 용기(10), 상기 용기(10)의 일 측에 장착되는 백금 전극(21), 상기 백금 전극(21)의 대향 측에 장착되는 은 전극(22), 상기 백금 전극(21)과 은 전극(22)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(30), 상기 용기(10)와 백금 전극(21) 및 은 전극(22)을 절연시키는 절연 부재(40) 및 상기 용기(10)에 투입되는 유체를 혼합하기 위한 자석 교반기(50)를 포함하고, 상기 유체 내에서 발생시킨 플라스마에 의해 백금-은 합금촉매 나노입자를 형성하는 구성을 마련한다. 상기와 같은 백금-은 합금촉매 및 그 제조장치와 합성 방법에 의하면, 유체 플라스마 공정법을 적용하여 공정의 단순화가 가능하고, 공정 시간이 빠르기 때문에 대량생산이 가능할 뿐만 아니라 방전 시간에 따라 백금-은 입자의 크기, 조성, 구조의 제어가 가능하다.
청구항
번호청구항
1

유체(11)를 수용하는 용기(10), 상기 용기(10)의 일 측에 장착되는 백금 전극(21), 상기 백금 전극(21)의 대향 측에 장착되는 은 전극(22), 상기 백금 전극(21)과 은 전극(22)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(30), 상기 용기(10)와 백금 전극(21) 및 은 전극(22)을 절연시키는 절연 부재(40) 및 상기 용기(10)에 투입되는 유체를 혼합하기 위한 자석 교반기(50)를 포함하고,상기 유체 내에서 발생시킨 플라스마에 의해 백금-은 합금촉매 나노입자를 형성하는 것을 특징으로 하는 백금-은 합금촉매 제조장치.

2

제1항에 있어서,상기 유체(11)는 증류수를 용매로 사용하고, 전해질과 표면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 백금-은 합금촉매 제조장치.

3

제2항에 있어서,상기 전해질은 NaCl, KCl, KOH, NaOH, NaNO3 중의 어느 하나이고,상기 표면활성제로서 SDS(sodium dodecylsulfonate), SLS(sodium lauryl sulfate), PVP(polyvinylpyrrolidone), PVA(polyvinylalcohol), PA(sodium polyacrylate), PEI(polyethyleneimine) 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 백금-은 합금촉매 제조 장치.

4

제1항에 있어서,상기 전원 공급부(30)는 직류 전원(DC power), 유니폴라 펄스 전원(Unipolar pulsed power) 또는 바이폴라 펄스 전원(Bipolar pulsed power)인 것을 특징으로 하는 백금-은 합금촉매 제조장치.

5

제1항에 있어서,상기 촉매는 평균 1~50㎚의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 백금-은 합금촉매 제조장치.

6

제 1항에 있어서, 상기 촉매는 합금 및 코어-쉘(core-shell) 또는 입자-온-입자(particle-on-particle) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 백금-은 촉매 제조장치.

7

제 6항에 있어서, 상기 촉매는 백금의 중량비가 330%, 은의 중량비가 7097%를 갖는 구조인 것을 특징으로 하는 백금-은 촉매 제조장치.

8

(a) 용기 내에 증류수, 전해질과 표면활성제를 혼합하여 유체 용액을 제조하는 단계,(b) 상기 용기에 백금 전극과 은 전극을 장착하는 단계,(c) 상기 용액에 백금 전극과 은 전극에 전원을 인가하여 플라스마를 발생시켜 백금-은 촉매를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 백금-은 촉매 합성 방법.

9

제8항에 있어서, 상기 촉매는 평균 1~50 ㎚의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 백금-은 촉매 합성 방법.

10

제8항에 있어서, 상기 백금 전극과 은 전극 사이의 거리는 0.5㎜로 유지되는 것을 특징으로 하는 백금-은 촉매 합성 방법.

11

제8항에 있어서,상기 전해질은 NaCl, KCl, KOH, NaOH, NaNO3 중의 어느 하나이고,상기 표면활성제로서 SDS(sodium dodecylsulfonate), SLS(sodium lauryl sulfate), PVP(polyvinylpyrrolidone), PVA(polyvinylalcohol), PA(sodium polyacrylate), PEI(polyethyleneimine) 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 백금-은 촉매 합성 방법.

12

특허청구범위 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항의 백금-은 촉매 합성 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 백금-은 촉매.