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연료전지용 역 오팔 구조의 금속 촉매 전극 및 그 제조방법

  • 기술번호 : KST2015136574
  • 담당센터 : 서울동부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-2155-3662
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 연료전지용 역 오팔 구조(inverse opal structure)의 금속 촉매 전극과 그 제조방법으로서 (a) 가스확산층(GDL)의 표면을 전처리(pre-treatment) 하는 단계; (b) 상기 가스확산층 상에 템플레이트(template)를 형성시키는 단계; (c) 상기 템플레이트에 금속 전구체 용액을 침투시킨 후 금속 골격(skeleton)을 형성시키는 단계; 및 (d) 상기 템플레이트를 제거하는 단계를 포함하는, 연료전지용 역 오팔 구조의 금속 촉매 전극의 제조방법에 대한 것이다.본 발명에 따른 연료전지용 역 오팔 구조를 가지는 금속 촉매 전극은, 농도 손실을 최소화 하는 한편, 3차원으로 정렬되며 개방되고 상호 연결된 기공 구조에 의해 높은 유효 공극율, 효과적인 촉매 활용 및 물질 전달 및 효율적인 물 관리를 가능하게 하여 성능이 현저히 향상된 연료전지를 구현할 수 있다. 특히, 획기적으로 향상된 출력밀도와 물 관리 능력을 토대로 하여 기존 연료전지보다 백금 사용량을 줄이면서 성능은 더욱 뛰어난 실제 단위전지의 구현이 가능하다. 나아가, 본 발명에 따른 금속 촉매 전극은 촉매 금속으로만 이루어지기 때문에 기존에 사용되던, 탄소 재료 또는 탄소 기반 지지체에 의해 지지된 금속 촉매를 포함하는 촉매 전극과 비교하여 전극의 부식 문제 및 금속 촉매의 소실의 염려가 없다.또한. 본 발명에 따른 연료전지용 역 오팔 구조를 가지는 금속 촉매 전극의 제조방법은 연료전지의 막-전극 접합체에 포함되는 역 오팔 구조의 금속 촉매 전극을 제조함에 있어서, 역 오팔 구조의 금속 촉매 전극을 별도로 제조한 후 이를 가스확산층에 전사하는 번거로운 과정 없이 전술한 바와 같이 우수한 성능을 가지는 역 오팔 구조 금속 촉매 전극을 용이하고 경제적으로 제조할 수 있다.
Int. CL H01M 4/90 (2006.01.01) H01M 4/86 (2006.01.01) H01M 8/02 (2016.01.01)
CPC H01M 4/90(2013.01) H01M 4/90(2013.01) H01M 4/90(2013.01) H01M 4/90(2013.01) H01M 4/90(2013.01) H01M 4/90(2013.01)
출원번호/일자 1020130145309 (2013.11.27)
출원인 서울대학교산학협력단
등록번호/일자 10-1534502-0000 (2015.07.01)
공개번호/일자 10-2015-0061326 (2015.06.04) 문서열기
공고번호/일자 (20150707) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2013.11.27)
심사청구항수 8

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 서울대학교산학협력단 대한민국 서울특별시 관악구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 성영은 대한민국 서울 동작구
2 김옥희 대한민국 부산 사상구
3 조용훈 대한민국 경기 군포시 번영로 *,

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 김정수 대한민국 서울시 송파구 올림픽로 ***(방이동) *층(이수국제특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 서울대학교산학협력단 대한민국 서울특별시 관악구
2 기초과학연구원 대전광역시 유성구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2013.11.27 수리 (Accepted) 1-1-2013-1083671-59
2 보정요구서
Request for Amendment		 2013.12.06 발송처리완료 (Completion of Transmission) 1-5-2013-0153054-33
3 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment		 2013.12.09 수리 (Accepted) 1-1-2013-1122630-47
4 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2014.09.05 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
5 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2014.10.14 수리 (Accepted) 9-1-2014-0083990-73
6 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2015.03.17 수리 (Accepted) 4-1-2015-5033829-92
7 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2015.04.20 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2015-0261727-30
8 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2015.05.13 수리 (Accepted) 4-1-2015-5062924-01
9 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2015.06.19 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2015-0593766-17
10 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2015.06.19 수리 (Accepted) 1-1-2015-0593765-61
11 등록결정서
Decision to grant		 2015.06.30 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2015-0437875-17
12 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.05.13 수리 (Accepted) 4-1-2019-5093546-10
13 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.05.23 수리 (Accepted) 4-1-2019-5101798-31
14 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.08.02 수리 (Accepted) 4-1-2019-5154561-59
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번호 청구항
1 1
가스 확산층(Gas Diffusion Layer, GDL) 상에서 형성되는 것을 특징으로 하는, 고분자 전해질 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC)용 역 오팔 구조(inverse opal structure)의 금속 촉매 전극
2 2
삭제
3 3
제1항에 있어서, (i)백금(Pt), 루테늄(Ru), 로듐 (Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os) 및 이리듐(Ir)으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종의 백금족 금속(platinum group metal) 또는 (ii)상기 백금족 금속의 1종 이상과, 철(Fe), 코발트(Co) 또는 니켈(Ni)의 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 역 오팔 구조의 금속 촉매 전극
4 4
(a) 가스확산층(GDL)의 표면을 전처리(pre-treatment) 하는 단계;(b) 상기 가스확산층 상에 템플레이트(template)를 형성시키는 단계;(c) 상기 템플레이트에 금속 전구체 용액을 침투시킨 후 금속 골격(skeleton)을 형성시키는 단계; 및(d) 상기 템플레이트를 제거하는 단계를 포함하는, 연료전지용 역 오팔 구조의 금속 촉매 전극의 제조방법
5 5
제4항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 가스확산층과 템플레이트 간의 접착성의 향상을 위해 가스확산층 표면에 링커(linker)를 도입하는 것을 특징으로 하는 고분자 전해질 연료전지용 역 오팔 구조의 금속 촉매 전극의 제조방법
6 6
제4항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 고분자 콜로이드 현탁액의 증발 및 모세관 힘에 의한 자기조립에 의해 가스확산층 상에 콜로이드 결정으로 이루어진 템플레이트를 형성하는 것을 특징으로 하는 고분자 전해질 연료전지용 역 오팔 구조의 금속 촉매 전극의 제조방법
7 7
제6항에 있어서, 상기 고분자 콜로이드 입자는 폴리스티렌(polystyrene), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리알파메틸스티렌(poly-α-methylstyrene), 폴리벤질메타크릴레이트(polybenzyl methacrylate), 폴리페닐메타크릴레이트(polyphenyl methacrylate), 폴리다이페닐메타크릴레이트(polydiphenyl methacrylate), 폴리사이클로헥실메타크릴레이트(polycyclohexyl methacrylate), 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(styrene-acrylonitrile copolymer), 또는 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체(styrene-methacrylate copolymer)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고분자 전해질 연료전지용 역 오팔 구조의 금속 촉매 전극의 제조방법
8 8
제4항에 있어서, 상기 단계(c)에서 금속 골격은 전기화학적 증착법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 고분자 전해질 연료전지용 역 오팔 구조의 금속 촉매 전극의 제조방법
9 9
제4항에 있어서, 상기 단계(d)에서 템플레이트는 유기 용매에 의한 용해 또는 저온 하소(calcination)에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 고분자 전해질 연료전지용 역 오팔 구조의 금속 촉매 전극의 제조방법
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1 JP06025230 JP 일본 FAMILY
2 JP27103516 JP 일본 FAMILY
3 JP27165518 JP 일본 FAMILY

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1 JP2015103516 JP 일본 DOCDBFAMILY
2 JP2015165518 JP 일본 DOCDBFAMILY
3 JP6025230 JP 일본 DOCDBFAMILY
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