물을 원료로 촉매 상에서 이루어지는 OH* 흡착, O* 형성, OOH* 및 산소(O2) 생성인 4단계의 산소발생반응(OER) 중 OOH* 형성 단계가 속도 결정 단계인 촉매로서, 산소발생반응의 경로 내 형성되는 중간생성물인 활성산소(O*)를 매개로 메탄을 에탄올로 전환시키는 메탄-에탄올 전환용 촉매.

제1항에 있어서, 촉매에 의한 활성산소(O*)의 형성 및 메탄의 에탄올 전환은 모두 애노드 상에서 이루어지는 애노드용 촉매인 메탄-에탄올 전환용 촉매.

제1항에 있어서, 상기 촉매는 질소 도핑된 다공성 탄소 지지체(N-C)의 질소에 고정된 활성점으로써 철(Fe) 원자를 포함하는 Fe-N-C 단원자 촉매인 메탄-에탄올 전환용 촉매.

제2항에 있어서, 상기 Fe-N-C 단원자 촉매는 마름모꼴 12면체의 형상이며, 평균입경이 200 ~ 300㎚인 메탄-에탄올 전환용 촉매.

제2항에 있어서,고정된 Fe 원자의 함량은 1.2 ~ 2.0중량%인 메탄-에탄올 전환용 촉매.

연속적으로 공급되는 가스상의 메탄과 수전해액으로부터 에탄올을 전환하는 전기화학적 메탄-에탄올 연속전환장치로서, 한 쌍의 엔드플레이트부; 상기 엔드플레이트 사이에 고정되며, 가스 상의 메탄이 공급되고, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 메탄-에탄올 전환용 촉매를 포함하는 촉매층이 일측에 배치되는 애노드부, 수전해액이 공급되는 캐소드부, 및 상기 애노드부와 캐소드부를 분리하는 다공성막을 포함하는 적어도 하나의 전기화학 셀부; 및상기 애노드부와 캐소드부에 전기적 연결되는 전원공급부;를 포함하는 전기화학적 메탄-에탄올 연속전환 시스템.

제6항에 있어서, 상기 애노드부는 일면에 메탄 유로가 형성된 제1 플로우플레이트 및 상기 제1 플로우플레이트의 상기 일면에 접하도록 배치되는 가스확산층 및 상기 가스확산층 상에 다공성막과 마주보도록 배치된 촉매층을 구비한 가스확산전극을 포함하는 전기화학적 메탄-에탄올 연속전환 시스템.

제6항에 있어서, 상기 캐소드부는 집전체로서 기능하며 일면에 수전해액 유로가 형성된 제2 플로우플레이트를 구비하는 전기화학적 메탄-에탄올 연속전환 시스템.

제6항에 있어서,메탄-에탄올 전환용 촉매 상에서 이루어지는 OH* 흡착, O* 형성, OOH* 형성 및 산소(O2) 생성인 4단계의 산소발생반응(OER) 중 중간생성물인 활성산소(O*)가 생성되되 OOH*는 형성되지 않는 수준으로 상기 전압공급부로부터 전압이 인가되는 전기화학적 메탄-에탄올 연속전환 시스템.

제9항에 있어서,상기 메탄-에탄올 전환용 촉매는 질소 도핑된 다공성 탄소 지지체(N-C)의 질소에 고정된 활성점으로써 철(Fe) 원자를 포함하는 Fe-N-C 단원자 촉매를 포함하며, 전압공급부로부터 인가되는 전압은 1.2 VRHE 이상 ~ 1.79 VRHE 미만인 전기화학적 메탄-에탄올 연속전환 시스템.

제6항에 있어서, 메탄 공급부를 더 포함하고, 상기 메탄 공급부는 애노드부 측으로 메탄 가스가 8 ~ 75sccm의 유량이 되도록 제어되는 전기화학적 메탄-에탄올 연속전환 시스템.

제11항에 있어서, 메탄 가스는 28 ~ 75sccm의 유량이 되도록 제어되는 전기화학적 메탄-에탄올 연속전환 시스템.

연속적으로 공급되는 가스상의 메탄과 수전해액으로부터 에탄올을 전환하는 전기화학적 메탄-에탄올 연속전환방법으로서, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 메탄-에탄올 전환용 촉매를 포함하는 촉매층이 일측에 배치되는 애노드부, 캐소드부, 및 상기 애노드부와 캐소드부를 분리하는 다공성막을 포함하는 전기화학 셀의 애노드부 측으로 메탄 가스를 공급하고, 캐소드부 측으로 수전해액을 공급하는 단계; 및 애노드 상에서 메탄이 에탄올로 전환되도록 전기화학 셀에 소정의 전압을 인가하는 단계;를 포함하는 전기화학적 메탄-에탄올 연속전환방법.

제13항에 있어서, 생성물은 알코올이며, 알코올 중 에탄올의 선택도가 70% 이상인 전기화학적 메탄-에탄올 연속전환방법.

기체확산층; 및상기 기체확산층 일면 상에 형성되며, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 메탄-에탄올 전환용 촉매를 포함하는 촉매층;을 포함하는 전기화학적 메탄-에탄올 전환용 기체확산전극.