백금전극, 백금도금전극 맞춤제작

1. 개요

백금(Platinum, Pt)은 우수한 전기적, 화학적 안정성을 가지며, 부식에 강한 귀금속이다.

이러한 특성으로 인해 백금 코팅과 백금 전극은 다양한 산업 분야에서 널리 사용된다.

특히, 전기화학적 응용(전기분해, 연료전지, 센서 등) 에서 백금 전극은 필수적인 역할을 한다.

본 글에서는 백금 코팅 및 백금 전극에 대한 개요, 적용 분야, 제조 방법 등을 분석한다.

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2. 백금 코팅 (Platinum Coating)

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2.1 백금 코팅의 목적

백금 코팅은 일반 금속(Base Metal) 표면에 백금을 증착하여 내식성, 전기전도성, 촉매 성능을 향상시키기 위해 사용된다.

백금은 화학적으로 안정적이며 산화에 강해, 극한 환경에서도 높은 내구성을 제공한다.

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2.2 백금 코팅에 사용되는 기판(Base Metal)

백금 코팅은 다양한 금속 기판(Base Metal) 위에 형성될 수 있으며, 기판의 선택은 사용 목적과 환경에 따라 달라진다.

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백금코팅 전극의 종류

2.3 백금 코팅 방식

백금 코팅은 다양한 방법으로 적용될 수 있으며, 사용 환경과 비용에 따라 적절한 방법이 선택된다.

• 전기도금(Electroplating) : 전기화학적 방법을 이용해 금속 표면에 백금을 증착하는 방식. 균일한 코팅이 가능하며, 전극 제조에 주로 사용됨.
• 화학증착법(CVD, Chemical Vapor Deposition) : 화학 반응을 이용해 박막 형태로 백금을 증착하는 방식. 균일한 코팅과 높은 접착력을 제공함.
• 물리증착법(PVD, Physical Vapor Deposition) : 진공 상태에서 증발시켜 기판에 백금을 코팅하는 방식. 내구성이 우수하며, 고품질 코팅이 가능함.
• 열분해법(Thermal Decomposition) : 백금염 용액을 코팅 후 열처리하여 백금 층을 형성하는 방식. 비교적 간단하고 경제적임.

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3. 백금 전극 (Platinum Electrode)

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3.1 백금 전극의 특성

• 우수한 전기전도성 : 전극으로서 높은 효율을 가짐.
• 내식성 및 화학적 안정성 : 강한 산성 및 염기성 환경에서도 성능 유지.
• 우수한 촉매 성능 : 수소 발생 반응(HER), 산소 환원 반응(ORR) 등에서 활용됨.
• 재사용 가능성 : 표면이 오염되거나 변질될 경우 재활성화 가능.
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3.2 백금 전극의 응용 분야

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(1) 전기분해 (Electrolysis)

백금 전극은 수전해(물의 전기분해)를 이용한 수소 생산에 널리 사용된다.

• 양극(Anode) : 산소 발생 반응(Oxygen Evolution Reaction, OER)
• 음극(Cathode) : 수소 발생 반응(Hydrogen Evolution Reaction, HER)

백금은 낮은 과전압(Overpotential)과 높은 촉매 활성으로 인해 수소 생산 효율을 극대화하는 역할을 한다.

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(2) 연료전지 (Fuel Cell)

백금 전극은 **수소연료전지(PEMFC, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)**의 핵심 구성 요소로, 수소와 산소를 반응시켜 전기를 생산한다.

• 양극(Anode) : 수소가 이온화되면서 전자를 방출하는 반응
• 음극(Cathode) : 산소가 수소이온과 전자를 결합하여 물을 형성하는 반응

백금은 **산소 환원 반응(ORR, Oxygen Reduction Reaction)**을 촉진하여 연료전지의 효율을 높인다.

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(3) 센서 및 분석 장비

• pH 센서 : 백금 전극을 기준 전극으로 사용하여 용액의 산도를 측정.
• 전기화학 센서 : 가스 센서 및 바이오센서에서 백금 전극이 사용됨.
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(4) 화학 반응 촉매

• 백금은 다양한 화학 반응에서 촉매로 활용되며, 산업 공정에서 중요한 역할을 한다.
• 암모니아 산화 반응, 메탄올 산화 반응(MOR, Methanol Oxidation Reaction) 등에서 촉매로 사용됨.

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4. 수소 생산을 위한 전기분해 기술

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4.1 알칼라인 수전해 (Alkaline Electrolysis, AWE)

• KOH(수산화칼륨) 용액을 전해질로 사용.
• 비교적 저렴하지만 낮은 전류밀도와 높은 내부 저항이 단점.

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4.2 고분자전해질 수전해 (PEM Electrolysis, Proton Exchange Membrane Electrolysis)

• 고분자 막(PEM)을 전해질로 사용하여 높은 전류밀도와 효율 제공.
• 백금 촉매를 사용하여 높은 성능을 보이지만, 비용이 높음.

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4.3 고체산화물 수전해 (SOEC, Solid Oxide Electrolysis Cell)

• 높은 온도(700~1000°C)에서 작동하며, 에너지 효율이 뛰어남.
• 백금과 같은 고온 안정성이 필요한 전극 재료가 필요함.

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5. 기술 전망

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백금 코팅 및 백금 전극은 전기화학적 응용 분야에서 핵심적인 역할을 하며, 특히 전기분해를 통한 수소 생산, 연료전지, 센서 기술에서 높은 효율과 내구성을 제공한다.

현재 백금의 높은 비용이 한계로 작용하지만, 백금 사용량을 줄이면서도 성능을 유지할 수 있는 새로운 촉매 개발이 활발히 진행되고 있다. 향후, 수소 경제와 친환경 에너지 전환이 가속화됨에 따라 백금 기반 전극의 활용도는 더욱 증가할 것으로 예상된다.

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제작사례 / 수소발생용 티타늄 Base 백금 도금 Stack electrode

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백금도금전극 성적서

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백금도금전극 성적서

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자세한 사항  https://blog.naver.com/ablab2016/223747268150

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