In this study, we provide the Pd@Pt binary catalysts which have impressive activity in proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) operation condition. Pt monolayer shell was formed on supported Pd core using modified Cu UPD method which is optimized for gram scale mass production of catalysts. Moreover, core shell structure decrease Pt ratio in catalyst, which can make catalyst cost less dependant to Pt. Also modified Cu UPD make core@shell catalyst more than 1g/batch, which can affect to mass production of catalysts and MEA, not only in laboratory level. The uniform Pt shell is essential not only for high durability but also for high activity. We characterized and evaluated core shell catalyst and commercial Pt/C at RDE system. Moreover we evaluated core shell catalysts at single cell system by making MEA with Pd@Pt core@shell catalysts. It has shown higher activity than commercial Pt/C, which can be explained by changes of lattice and electronic structure of the catalysts. Finally, catalysts composition and shape change were observed after accelerated stress test for proving high durability of dealloyed core@shell structure. The dealloyed core@shell catalyst has shown a notable.
본 연구에서는 팔라듐-백금 코어쉘 촉매를 활용하여 고분자 전해질 연료전지의 양극 과전압과 내구성 동시 해결을 제시한다. 팔라듐과 백금은 연료전지 산성 및 전압환경에서 안정한 내구성을 갖는 물질로써, 코어쉘 구조를 통해 백금사용량 저감과 내구성 향상을 이루고자 한다. 또한 개량된 Cu UPD 합성법을 적용하여, 양산성 있는 코어쉘 촉매를 합성하였다. 먼저 기존 Cu UPD 합성법을 통해 팔라듐 백금 코어쉘 구조가 합성됨을 검증하고, scale up system 을 적용하여 1g/batch 이상의 촉매 생산할 수 있음을 보였다. 촉매 대량 생산을 통해, 단전지 수준에서 코어쉘 촉매의 성능을 평가하였다. 약 2.9 nm 크기의 구형 팔라듐을 코어로 하여, 산소환원반응 활성을 평가하여 상용 촉매 보다 높은 활성을 갖음을 보였고, 단전지 평가에서도 상용 촉매로 제작한 막전극접합체보다 우수한 성능과 내구성을 갖음을 보였다.
