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불소가 도핑된 주석산화물 담지체 및 이를 포함하는 연료전지용 백금 촉매

  • 기술번호 : KST2020014531
  • 담당센터 : 서울동부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-2155-3662
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 불소가 도핑된 주석 산화물 담지체 및 이를 포함하는 연료전지용 백금 촉매와 이들의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 주석 산화물 기반의 담지체에 전기방사공정을 통해 불소를 도핑함으로써 높은 전기전도도와 전기화학적 내구성을 가지므로, 기존의 상용화된 백금/탄소(Pt/C) 촉매에서 탄소 담지체가 갖는 열화문제를 해결하면서도 주석 산화물 담지체 자체의 한계점인 도펀트나 주석의 전기화학적 용출을 최소화하여 연료전지용 촉매로서의 성능이 우수하다.
Int. CL H01M 4/92 (2006.01.01) H01M 4/90 (2006.01.01) H01M 4/86 (2006.01.01) D01F 9/08 (2006.01.01) C01G 19/02 (2006.01.01) H01M 8/1018 (2016.01.01)
CPC H01M 4/925(2013.01) H01M 4/925(2013.01) H01M 4/925(2013.01) H01M 4/925(2013.01) H01M 4/925(2013.01) H01M 4/925(2013.01) H01M 4/925(2013.01) H01M 4/925(2013.01) H01M 4/925(2013.01)
출원번호/일자 1020190046329 (2019.04.19)
출원인 한국과학기술연구원
등록번호/일자
공개번호/일자 10-2020-0122914 (2020.10.28) 문서열기
공고번호/일자
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2019.04.19)
심사청구항수 22

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술연구원 대한민국 서울특별시 성북구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 김진영 서울특별시 성북구
2 김종민 서울특별시 성북구
3 박희영 서울특별시 성북구
4 이소영 서울특별시 성북구
5 박현서 서울특별시 성북구
6 유성종 서울특별시 성북구
7 장종현 서울특별시 성북구
8 김형준 서울특별시 성북구
9 윤창원 서울특별시 성북구
10 한종희 서울특별시 성북구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 김영철 대한민국 서울특별시 종로구 종로*길 **, **층 케이씨엘특허법률사무소 (수송동, 석탄회관빌딩)
2 김 순 영 대한민국 서울특별시 종로구 종로*길 **, **층 케이씨엘특허법률사무소 (수송동, 석탄회관빌딩)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
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번호, 서류명, 접수/발송일자, 처리상태, 접수/발송일자의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 행정처리 표입니다.
번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2019.04.19 수리 (Accepted) 1-1-2019-0407324-26
2 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment
2020.04.16 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2020-0391275-81
3 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2020.05.15 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
4 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2020.07.14 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-6-2020-0105225-48
5 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2020.08.03 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2020-0529692-01
6 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment
2020.09.29 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2020-1038233-62
7 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견서·답변서·소명서
2020.09.29 수리 (Accepted) 1-1-2020-1038234-18
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번호 청구항
1 1
불소가 도핑된 주석 산화물 담지체
2 2
제1항에 있어서, 상기 주석 산화물 담지체는 나노튜브, 나노섬유, 나노입자 또는 마이크로 입자 형태인, 주석 산화물 담지체
3 3
제1항에 있어서, 상기 불소는 담지체 총 원자수에 대하여 5 내지 10 at%로 도핑된 것인, 주석 산화물 담지체
4 4
백금 나노입자; 및불소가 도핑된 주석계 산화물 담지체;를 포함하는 연료전지용 백금 촉매
5 5
제4항에 있어서, 상기 주석 산화물 담지체는 주석 산화물 나노튜브 담지체인, 연료전지용 백금 촉매
6 6
제4항에 있어서, 상기 백금 나노입자는 촉매 총 중량에 대하여 30 내지 50 중량%로 포함되는, 연료전지용 백금 촉매
7 7
제4항에 있어서, 상기 백금 나노입자의 평균 입경은 2 내지 5 nm인, 연료전지용 백금 촉매
8 8
제4항에 있어서, 상기 불소가 도핑된 주석계 산화물 나노튜브 담지체는 촉매 총 중량에 대하여 50 내지 70 중량%로 포함되는, 연료전지용 백금 촉매
9 9
제4항 내지 제8항 중 어느 한 항의 백금 촉매를 포함하는 연료전지용 산화환원전극
10 10
제9항에 있어서, 그래피틱 카본, 카본 나노튜브 및 그래핀 중 선택된 하나 이상을 첨가제로 더 포함하는, 연료전지용 산화환원전극
11 11
제10항에 있어서, 상기 첨가제는 촉매 총 중량에 대하여 5 내지 15 중량%로 포함되는, 연료전지용 산화환원전극
12 12
제4항 내지 제8항 중 어느 한 항의 백금 촉매를 포함하는 연료전지
13 13
주석 전구체와 불소 전구체를 포함하는 용액을 전기방사하여 불소가 도핑된 주석 산화물 나노섬유를 제조하는 단계; 및상기 나노섬유를 열처리하여 나노튜브를 제조하는 단계; 를 포함하는, 불소가 도핑된 주석 산화물 담지체의 제조방법
14 14
제13항에 있어서, 상기 나노섬유를 제조하는 단계는, 방사용매에 주석 전구체를 용매 총 중량에 대하여 5 내지 17 중량% 및 나노튜브 주형 물질을 용매 총 중량에 대하여 10 내지 23 중량%로 넣고, 불소 전구체를 5 내지 40 몰%로 첨가하여 혼합하는 단계를 포함하는, 제조방법
15 15
제13항에 있어서, 상기 나노섬유를 제조하는 단계는, 상기 주석 전구체와 불소 전구체를 포함하는 용액을 0
16 16
제13항에 있어서, 상기 나노섬유의 열처리는 산소 또는 공기 분위기에서 500 내지 700℃로 1 내지 3 시간 동안 열처리하는 것을 포함하는, 제조방법
17 17
제13항에 있어서, 상기 나노섬유를 열처리하는 단계에서 나노튜브 주형 물질이 제거되는 것인, 제조방법
18 18
제13항에 있어서, 상기 주석 전구체는 염화주석(II)(Tin(II) chloride, SnCl2), 염화주석(II)이수화물(Tin(II) chloride dehydrate, SnCl22H2O), 염화주석(IV)5수화물(Tin(IV) chloride pentahydrate, SnCl25H2O), 헥사메틸디틴(Hexamethylditin, (CH3)3SnSn(CH3)3), 트리메틸틴 클로라이드(Trimethyltin chloride, (CH3)3SnCl), 트리부틸클로로틴(Tributylchlorotin,  [CH3(CH2)3]3SnCl) 및 트리부틸틴 클로라이드(Tributyltin chloride, [CH3(CH2)3]3SnCl)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 제조방법
19 19
제13항에 있어서, 상기 불소 전구체는 불화암모늄(Ammonium Fluoride, NH4F)를 포함하는, 제조방법
20 20
제13항에 있어서, 상기 나노튜브 주형 물질은 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene Fluoride, PVdF), 폴리아미드(Polyamides, Nylon), 폴리우레탄(Polyurethane, PU), 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alchol, PVA), 폴리술폰(Polysulfone, PSU), 폴리에틸렌 옥사이드(Polyethylene Oxide, PEO), 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile, PAN), 폴리벤지미다졸(Polybenzimidazole, PBI), 폴리아닐린(Polyaniline, PA), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 폴리비닐 클로라이드(Polyvinyl Chloride, PVC), 셀룰로스 아세테이트(Cellulose Acetate), 키토산(Chitosan), 실크(Silk), 콜라겐(Collagen), 폴리감마글루탐산(Poly-gamma-glutamic acid, PGA), 폴리락틱애시드(Poly Lactic Acid, PLA) 및 폴리카프로락톤(Polycaprolactone, PCL)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는, 제조방법
21 21
불소가 도핑된 주석 산화물 담지체에 백금 나노입자를 담지하는 단계를 포함하는 연료전지용 백금 촉매의 제조방법
22 22
제21항에 있어서, 제13항 내지 제20항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 불소가 도핑된 주석 산화물 담지체를 더 포함하는 연료전지용 백금 촉매의 제조방법
23 23
제21항에 있어서, 상기 백금 나노입자는 상기 촉매 총 중량에 대하여 30 내지 50중량%로 담지되는 것인, 제조방법
24 24
제21항에 있어서, 상기 불소가 도핑된 주석 산화물 담지체에 백금 나노입자를 담지하는 단계는,상기 불소가 도핑된 주석 산화물 담지체가 분산된 용액을 준비하는 단계;백금 전구체를 상기 분산된 용액에 넣고 혼합시키는 단계;상기 혼합된 용액에 환원제를 넣고 환원반응을 시키는 단계; 및상기 환원반응된 용액을 필터링(filtering)하여 분말을 수집하고, 상기 수집된 분말을 열처리하여 백금 나노입자가 담지된 불소가 도핑된 주석 산화물을 얻는 단계;를 포함하는, 제조방법
25 25
제24항에 있어서, 백금 전구체는 백금(IV) 염화물(Platinum(IV) chloride, PtCl4), 하이드로젠 헥사하이드록시백금산염(Hydrogen hexahydroxyplatinate, H2Pt(OH)6), 클로로 백금산 수화물(Chloroplatinic acid hydrate, (PtCl6)(H2O)x (0=x≤=6)) 및 백금 아세틸아세토네이트(Platinum acetylacetonate, Pt(CH3COCHCOCH3)2)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는, 제조방법
26 26
제24항에 있어서, 상기 불소가 도핑된 주석 산화물 담지체가 분산된 용액을 준비하는 단계는,상기 용액에 소듐 아세테이트(sodium acetate, C2H3NaO2), 테트라옥틸암모늄 브로마이드(Tetraoctylammonium bromide, [CH3(CH2)7]4N(Br)) 및 올레일아민(oleylamine, CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7CH2NH2)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 계면활성제를 더 첨가하는 단계; 또는상기 용액에 수산화칼륨 용액을 첨가하여 pH를 10 이상으로 조절하는 단계를 더 포함하는, 제조방법
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패밀리정보가 없습니다
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순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 산업통상자원부 한국과학기술연구원 에너지국제공동연구(전력기금)(R&D) 드론용 공랭식 패시브타입 초경량 연료전지 무가습 MEA 개발
2 과학기술정보통신부 한국과학기술연구원 기후변화대응기술개발(R&D) 촉매지지체 기반 전극 구조 제어 및 이를 통한 고출력 고내구성 고분자 연료전지용 촉매층 개발