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매크로 중공을 갖는 내부와 메조 세공을 갖는 외각 껍질로 이루어진 중공형 코어(Hollow core with mesoporous shell) 구조의 구형 탄소 캡슐 구조체;
전이금속; 및
폴리알킬렌옥사이드 공중합체 및 알킬폴리에틸렌옥사이드 공중합체 중에서 선택된 단종 또는 2종의 공중합체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 전극용 HCMS탄소 담지 촉매
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청구항 1에 있어서, 상기 구형 탄소 캡슐 구조체 15 ~ 84 중량%;
상기 전이금속 15 ~ 80 중량%; 및
상기 공중합체 0
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청구항 1에 있어서, 상기 매크로 중공은 직경 30 nm ~ 1000 nm이고, 상기 메조 세공은 직경 2 nm ~ 20 nm 인 것을 특징으로 하는 연료전지 전극용 HCMS탄소 담지 촉매
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청구항 1에 있어서, 상기 전이금속은 백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 몰리브덴(Mo), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 레늄(Re), 팔라듐(Pd), 바나듐(V), 텅스텐(W), 코발트(Co), 철(Fe), 셀레늄(Se), 니켈(Ni), 비스므트(Bi), 주석(Sn), 크롬(Cr) 및 구리(Cu) 중에서 선택된 단종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 연료전지 전극용 HCMS탄소 담지 촉매
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청구항 1에 있어서, 상기 폴리알킬렌옥사이드 공중합체는 폴리(에틸렌옥사이드)-폴리(프로필렌옥사이드)-폴리(에틸렌옥사이드) 삼중 블록 공중합체[poly(ethylene oxide)-poly(propylene oxide)-poly(ethylene oxide) triblock copolymer]이고,
상기 삼중 블록 공중합체는 Pluronic L31, Pluronic L35, Pluronic L42, Pluronic L61, Pluronic L62, Pluronic 62D, Pluronic L62LF, Pluronic L63, Pluronic L64, Pluronic L65, Pluronic L72 및 Pluronic L92 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상인 것을 특징으로 하는 연료전지 전극용 HCMS탄소 담지 촉매
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청구항 1 내지 청구항 5 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서, 상기 연료전지 전극은 산화전극 또는 환원전극인 것을 특징으로 하는 연료전지 전극용 HCMS탄소 담지 촉매
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7
청구항 1 내지 청구항 5중에서 선택된 어느 한 항의 상기 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지
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청구항 7에 있어서, 상기 연료전지는 수소연료 양성자교환막을 포함하는 고분자 전해질막 연료전지인 것을 특징으로 하는 연료전지
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(ㄱ)중공형 코어 구조의 구형 탄소 캡슐 구조체의 수중 슬러리;
(ㄴ)촉매 활성을 갖는 수용성 금속염을 용해시킨 수용액; 및
(ㄷ)폴리알킬렌옥사이드 공중합체 및 알킬폴리에틸렌옥사이드 공중합체 중에서 선택된 단종 또는 2 종의 공중합체; 를 혼합하여 혼합용액을 제조하는 제 1 단계;
상기 수용성 금속염의 농도가 1 mM ~ 5 mM이 되도록 상기 혼합용액에 증류수를 첨가하여 희석, 교반하는 제 2 단계;
상기 희석된 혼합용액의 pH를 8 ~9로 조절하여 반응용액을 제조하는 제 3 단계;
상기 반응용액에 환원제를 첨가하여 수용성 금속염을 환원시켜서 금속입자를 형성시킨 후, 형성된 금속입자를 상기 탄소 캡슐 구조체에 담지시켜 촉매를 제조하는 제 4 단계; 및
상기 반응용액으로부터 촉매를 분리하는 제 5 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 하는 연료전지 전극용 HCMS탄소 담지 촉매의 제조방법
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청구항 9에 있어서, 상기 환원제는 NaBH4, LiBH4, HCHO, HCOOH, CH3OH, CH3CH2OH, HCOONa, N2H4 및 AlBH4 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상인 것을 특징으로 하는 연료전지 전극용 HCMS탄소 담지 촉매의 제조방법
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11
청구항 9에 있어서, 상기 수용성 금속염은 백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 몰리브덴(Mo), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 레늄(Re), 팔라듐(Pd), 바나듐(V), 텅스텐(W), 코발트(Co), 철(Fe), 셀레늄(Se), 니켈(Ni), 비스므트(Bi), 주석(Sn), 크롬(Cr) 및 구리(Cu) 중에서 선택된 단종 또는 2종 이상의 금속염인 것을 특징으로 하는 연료전지 전극용 HCMS탄소 담지 촉매의 제조방법
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청구항 9에 있어서, 상기 금속입자는 1 ~ 4 nm 크기인 것을 특징으로 하는 연료전지 전극용 HCMS탄소 담지 촉매의 제조방법
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청구항 9에 있어서, 상기 공중합체는 상기 수용성 금속염 제조시 사용되는 금속촉매의 총 중량에 대하여 50 ~ 70 배 사용하는 것을 특징으로 하는 연료전지 전극용 HCMS탄소 담지 촉매의 제조방법
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