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수소 기체와 비활성 기체의 혼합기체를 주입하는 혼합기체 주입부;전극표면을 감싸는 절연체를 구비하고 상기 절연체 위에 백금계 금속 함유 화합물 박막이 도포된 기판을 구비하는 제1전극과, 전극표면을 감싸는 절연체를 구비하며 상기 혼합기체가 통과할 수 있도록 상기 제1전극 표면상의 기판에 도포된 백금계 금속 함유 화합물 박막과 일정 간격(d)으로 이격되어 있는 제2전극으로 이루어지는 한 쌍의 전극부를 구비하는 플라즈마 반응기; 및상기 반응기 내부에 위치하는 상기 전극부의 제1전극 및 제2전극과 연결되어 플라즈마 방전을 일으키도록 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하여 구성되는 플라즈마 방전을 이용한 전극촉매용 백금계 금속 박막 제조장치
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제1항에 있어서, 상기 혼합기체 주입부는 수소 기체가 충전되어 있는 수소 기체용기; 비활성 기체가 충전되어 있는 비활성 기체용기; 및 수소 기체용기와 비활성 기체용기로부터 공급되는 수소 기체와 비활성 기체를 적정 비율로 혼합하여 반응기 내로 공급하는 유량계를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 전극촉매용 백금계 금속 박막 제조장치
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제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비활성 기체는 헬륨, 네온, 아르곤 및 질소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 1종인 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 전극촉매용 백금계 금속 박막 제조장치
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제1항에 있어서, 상기 전극부의 제1극 표면상의 기판에 도포되는 백금계 금속 함유 화합물은 백금계열의 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 이리듐(Ir)과 금(Au), 은(Ag), 철(Fe), 니켈(Ni) 및 몰리브데늄(Mo)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 합금을 금속 성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 전극촉매용 백금계 금속 박막 제조장치
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제1항에 있어서, 상기 제1전극 표면을 감싸도록 구비되는 절연체는 세라믹, 유리 또는 고분자이고, 상기 제2전극 표면을 감싸도록 구비되는 절연체는 플라즈마 방전 반응에 필요한 기체를 통과시킬 수 있는 다공성 절연체인 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 전극촉매용 백금계 금속 박막 제조장치
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제1항에 있어서, 상기 다공성 절연체는 다공성 알루미나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 전극촉매용 백금계 금속 박막 제조장치
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제5항에 있어서, 상기 절연체의 두께는 0
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제1항에 있어서, 상기 제1전극 표면상의 기판은 고분자 전해질막 또는 전극지지체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 전극촉매용 백금계 금속 박막 제조장치
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제1항에 있어서, 상기 제1전극 표면상의 기판에 도포되는 백금계 금속 함유 화합물 박막과 상기 제2전극 표면과의 간격은 1 ~ 10 mm인 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 전극촉매용 백금계 금속 박막 제조장치
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제1항에 있어서, 상기 플라즈마 반응기 내부의 압력은 진공 내지 대기압(1 ~ 760 torr)으로 유지되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 전극촉매용 백금계 금속 박막 제조장치
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제1항에 있어서, 상기 전원공급부로부터 공급되는 전원은 직류, 교류 또는 마이크로 웨이브 전원인 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 전극촉매용 백금계 금속 박막 제조장치
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제11항에 있어서, 상기 교류 전원의 주파수는 50 Hz ~ 500 MHz이고, 상기 마이크로 웨이브 전원의 주파수는 1 ~ 10 GHz인 것을 특징으로 하는 플라즈마 방전을 이용한 전극촉매용 백금계 금속 박막 제조장치
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제11항에 있어서, 상기 교류 전원의 전압은 0
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백금계 금속 함유 화합물을 용매에 녹여 백금계 금속 함유 화합물 용액을 제조하는 단계(S1);상기 단계 S1에서 제조된 백금계 금속 함유 화합물 용액을 고분자 전해질막 또는 전극지지층 기판 표면에 도포하고 건조시켜 백금계 금속 함유 화합물로 이루어진 박막을 제조하는 단계(S3);플라즈마 반응기에 혼합기체를 주입하는 단계(S4); 상기 플라즈마 반응기 내부에 배치된 제1전극 및 제2전극에 전원을 인가(S5)하여 상기 백금계 금속 함유 화합물 박막과 상기 혼합기체의 계면에서 지속적인 전기방전을 일으키는 단계(S6);상기 단계 S6에서 생성된 수소 활성종을 이용하여 플라즈마 환원법으로 상기 백금계 금속 함유 화합물 박막에서 백금계 금속 박막을 제조하는 단계(S7); 및상기 단계 S7에서 제조된 백금계 금속 박막 위에 탄소분말/나피온 이오노머의 혼합물 및 백금계 금속 함유 화합물 박막을 재차 형성하고 환원시키는 과정을 반복하여 다층 전극층을 제조하는 단계(S8)를 포함하여 구성되는 제1항 또는 제2항의 장치를 이용한 전극촉매용 백금계 금속 박막의 제조방법
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제14항에 있어서, 상기 단계 S1은 상기 백금계 금속 함유 화합물 용액에 탄소분말, 나피온 이오노머 또는 계면활성제를 첨가하여 백금계 금속 함유 화합물을 제조하는 단계(S2)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전극촉매용 백금계 금속 박막의 제조방법
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제15항에 있어서, 상기 탄소분말, 나피온 이오노머 또는 계면활성제의 첨가량은 0
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제14항에 있어서, 상기 단계 S1의 백금계 금속 함유 화합물은 백금계열의 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 로듐(Rh), 이리듐(Ir)과 금(Au), 은(Ag), 철(Fe), 니켈(Ni) 및 몰리브데늄(Mo)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 금속 또는 이들의 합금을 금속 성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 전극촉매용 백금계 금속 박막의 제조방법
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제14항에 있어서, 상기 단계 S1의 백금계 금속 함유 화합물 용액에 사용되는 용매로는 물, 산, 염기, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알콜, 에테르 및 아세톤으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전극촉매용 백금계 금속 박막의 제조방법
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제18항에 있어서, 상기 용매의 농도는 0
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제14항에 있어서, 상기 단계 S1의 백금계 금속 함유 화합물 용액에서 백금계 금속 함유 화합물의 함유량은 0
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제14항에 있어서, 상기 단계 S3의 백금계 금속 함유 화합물 용액이 도포된 기판의 온도는 20 ~ 900 ℃인 것을 특징으로 하는 전극촉매용 백금계 금속 박막의 제조방법
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제14항에 있어서, 상기 단계 S4의 혼합기체는 수소 기체의 부피가 5 ~ 80%가 되도록 비활성 기체를 혼합하는 것을 특징으로 하는 전극촉매용 백금계 금속 박막의 제조방법
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제14항에 있어서, 상기 단계 S4의 플라즈마 반응기 내로 유입되는 상기 혼합기체의 유속은 0
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제14항에 있어서, 상기 단계 S4의 플라즈마 반응기 내로 유입되는 상기 혼합기체의 유속은 0
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제14항에 있어서, 상기 단계 S8의 탄소분말 및 나피온 이오노머 혼합물의 혼합 비율은 1~10:1 또는 1:1~10 인 것을 특징으로 하는 전극촉매용 백금계 금속 박막의 제조방법
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제14항에 있어서, 상기 단계 S8의 탄소분말 및 나피온 이오노머 혼합물의 혼합 비율은 1~5:1 또는 1:1~5인 것을 특징으로 하는 전극촉매용 백금계 금속 박막의 제조방법
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제14항에 있어서, 상기 단계 S8의 탄소분말 및 나피온 이오노머 혼합층 및 백금계 금속 함유 화합물 박막의 형성 및 환원 과정은 1 내지 수십 회 반복하는 것을 특징으로 하는 전극촉매용 백금계 금속 박막의 제조방법
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제14항의 단계 S1 내지 S7에 의해 제조되는 물분해 전해조 또는 고분자 전해질 연료전지의 전극, 또는 전극촉매층이 코팅된 고분자 전해질 막으로 사용되는 백금계 금속 박막
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제14항의 단계 S1 내지 S7에 의해 제조되는 수소를 생산하기 위한 물/SO2 혼합물의 전기분해조 또는 직접 메탄올 연료전지를 구성하는 고분자 전해질 표면에서 SO2 또는 연료의 투과 억제층으로 사용되는 백금계 금속 박막
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