표제지
목차
국문초록 10
1. 서론 12
1.1. 연구 배경 및 목적 12
1.2. 고분자 전해질 연료전지 14
1.2.1. 고분자 전해질 연료전지의 구성 17
1.2.2. 고분자 전해질 연료전지의 원리 19
1.2.3. 고분자 전해질 연료전지의 성능 21
1.3. 고분자 전해질 연료전지 촉매 24
1.3.1. 백금 대체 Fe-N/C 촉매 27
1.3.2. 백금 저감 Fe@Pt/C 촉매 29
1.3.3. 전자빔 조사 29
2. 백금 대체 Fe-N/C 촉매의 합성 31
2.1. 실험 방법 31
2.1.1. Fe-N/C 촉매의 합성 31
2.1.2. Fe-N/C 촉매의 기초 특성 분석 34
2.1.3. 전기화학적 특성 평가 조건 34
2.2. 결과 및 고찰 36
2.2.1. 구조적 특성 36
2.2.2. 전기화학적 특성 51
2.3. 결론 55
3. 백금 저감 Fe@Pt/C Core-shell 촉매의 합성 56
3.1. 실험 방법 56
3.1.1. Fe@Pt/C 촉매의 합성 56
3.1.2. Fe@Pt/C 촉매의 기초 특성 분석 59
3.1.3. 전기화학적 특성 평가 조건 59
3.2. 결과 및 고찰 61
3.2.1. 구조적 특성 61
3.2.2. 전기화학적 특성 70
3.3. 결론 73
4. Summary and Conclusion 74
5. 참고문헌 76
ABSTRACT 82
〈Table 1〉 연료전지의 종류 및 특징 16
〈Table 2〉 Fe-N/C 촉매의 Fe, N 함량 분석 및 비표면적 측정 결과 37
〈Table 3〉 Fe-N/C, ⁵⁷Fe-N/C 촉매의 XPS N 1s deconvolution 결과 45
〈Table 4〉 ⁵⁷Fe-N/C 촉매의 뫼스바우어 분석 결과 50
〈Table 5〉 Fe-N/C, ⁵⁷Fe-N/C, Fe-N/C(soni) 촉매의 Eonset, E₁/₂[이미지참조] 54
〈Table 6〉 Fe@Pt/C 촉매의 Fe, Pt 함량 분석 및 비표면적 측정 결과 62
〈Table 7〉 ⁵⁷Fe@Pt/C의 뫼스바우어 분석 결과 69
[Figure 1] 연료 전지 기술 개요. 15
[Figure 2] 고분자 전해질 연료전지(PEMFCs) 단위 전지 구성. 18
[Figure 3] 고분자 전해질 연료전지(PEMFCs)의 원리. 20
[Figure 4] 연료전지의 전류-전압 분극 곡선. 23
[Figure 5] PEMFC stack cost breakdown. 26
[Figure 6] 탄소지지체의 Fe/1,1-phen 구조. 28
[Figure 7] Fe-N/C 촉매의 합성 과정. 33
[Figure 8] 제조한 Fe-N/C 촉매의 XRD Pattern 분석 결과. 39
[Figure 9] (a)Fe-N/C와 (b)⁵⁷Fe-N/C 촉매의 TEM Image 40
[Figure 10] (a)Fe-N/C, (b)⁵⁷Fe-N/C 촉매의 EDS mapping image. 41
[Figure 11] Fe-N/C 촉매의 XPS survey 스펙트럼. 43
[Figure 12] (a)Fe-N/C, (b)⁵⁷Fe-N/C 촉매의 XPS N 1s deconvolution graph. 44
[Figure 13] ⁵⁷Fe-N/C 촉매의 뫼스바우어 분광 스펙트럼. 47
[Figure 14] Fe-N₄의 결합 구조. 49
[Figure 15] Fe-N/C, ⁵⁷Fe-N/C 촉매의 Cyclic voltammogram. 52
[Figure 16] Fe-N/C, ⁵⁷Fe-N/C 촉매의 ORR Polarization curve. 53
[Figure 17] Fe@Pt/C 촉매의 합성 과정. 58
[Figure 18] (a)Fe@Pt/C, (b)⁵⁷Fe@Pt/C 촉매의 TEM image. 64
[Figure 19] (a)⁵⁷Fe@Pt/C, (b)Fe@Pt/C의 EDS image. 65
[Figure 20] Fe@Pt/C, ⁵⁷Fe@Pt/C의 XRD pattern. 66
[Figure 21] ⁵⁷Fe@Pt/C의 뫼스바우어 분광 스펙트럼. 68
[Figure 22] Fe@Pt/C, ⁵⁷Fe@Pt/C 촉매의 Cyclic voltammogram. 71
[Figure 23] Fe@Pt/C, ⁵⁷Fe@Pt/C 촉매의 ORR Polarization curve. 72