초록 ▼

본 연구개발은 저온(< 120${^{\circ}C}$) 및 고온(> 700${^{\circ}C}$)형 수전해 수소제조 기술개발로서, 저온형 수전해 기술은 기존 알칼리 수용액 전해법보다 더 높은 전류밀도와 효율의 수소를 제조할 수 있는 고체고분자전해질 이용 수전해 방법이며, 고온형 수전해 기술은 고체산화물을 이용한 고온의 수증기 전해기술로 향후 원자력수소 제조기술로 검토되고 있다. 고체고분자전해질을 이용한 수전해 기술:
① 1$\Omega$$cm^2$

본 연구개발은 저온(< 120${^{\circ}C}$) 및 고온(> 700${^{\circ}C}$)형 수전해 수소제조 기술개발로서, 저온형 수전해 기술은 기존 알칼리 수용액 전해법보다 더 높은 전류밀도와 효율의 수소를 제조할 수 있는 고체고분자전해질 이용 수전해 방법이며, 고온형 수전해 기술은 고체산화물을 이용한 고온의 수증기 전해기술로 향후 원자력수소 제조기술로 검토되고 있다. 고체고분자전해질을 이용한 수전해 기술:
① 1$\Omega$$cm^2$ 이하의 막저항을 갖는 고체고분자 전해질 제조.
② 집전체로 Ti powder mat 및 Ti fiber mat의 국내 개발 제조.
③ 높은 전류밀도를 갖는 MEA를 제작.
④ 0.5m3$\prime$hr의 수소를 제조할 수 있는 2.5kW급 스택 제작기술도 확보.
고체산화물을 이용한 수증기 전해기술:
① 고체산화물의 전해질로 YSZ, 전극물질로 LSM 및 LSC를 제조방법을 확립.
② 이들을 이용한 셀 제작과 기초적인 물성실험을 수행.
③ 수전해 실험을 통하여 400N$cm^3$$\prime$$cm^2$hr의 수소발생을 확인

Abstract ▼

This project was started from 1 Oct. 2003 and is proceeding with three stages for ten years. The final goal is the development of $5Nm^3/hr$ hydrogen production system using natural energy. The research goal of first stage is concentrated on the development of elemental technologies of lo

This project was started from 1 Oct. 2003 and is proceeding with three stages for ten years. The final goal is the development of $5Nm^3/hr$ hydrogen production system using natural energy. The research goal of first stage is concentrated on the development of elemental technologies of low temperature and high temperature electrolysis. For the low temperature electrolysis, firstly we will develop solid polymer electrolyte membrane which has the membrane resistance below $1{\Omega}cm^2$ and also manufacture the cell stack of $0.5Nm^3/hr$ hydrogen production. For the high temperature electrolysis, we will develop metal oxide electrolyte and electrodes materials, and fabricate electric cell which produce hydrogen at the rate of $30Ncm^3/min.cm^2.$

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 초록...5
• 요약문...6
• SUMMARY...10
• CONTENTS...13
• 목차...15
• 제1장 연구개발과제의 개요...22
• 제1절 연구개발의 목적 및 필요성...22
• 1. 연구개발의 목적...22
• 2. 연구개발의 필요성...23
• 제2절 연구개발의 범위...24
• 1. 사업추진 내용...24
• 2. 단계별 추진내용...24
• 제3절 1단계 연구의 세부목표 및 연구결과...25
• 제2장 국내외 기술개발 현황...27
• 제1절 저온 수전해 기술개발 현황...27
• 1. 기술의 개요...27
• 2. 국내 기술개발 현황...31
• 3. 국외 기술개발 현황...31
• 제2절 고온 수전해 기술개발 현황...34
• 1. 기술의 개요...34
• 2. 국내 기술개발 현황...36
• 3. 국외 기술개발 현황...36
• 제3절 수전해 기술의 경제성 분석...39
• 1. 발전기술 및 전기가격...39
• 2. 전기분해에 의한 수소제조 효율...40
• 3. 전기분해에 의한 수소제조 기술의 경제성...41
• 4. 물 전기분해 기술의 미래...43
• 5. 결론...44
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...46
• 제1절 저온 수전해 기술개발...46
• 1. 개요...46
• 2. 촉매전극 및 MEA 제조...47
• 3. 단위셀 수전해 실험결과...50
• 4. 수전해 스택 제작...63
• 5. 장기 성능시험...75
• 제2절 고온 수전해 기술개발(LSM 이용)...79
• 1. 개요...79
• 2. 금속산화물 전극 제조...82
• 3. 전해셀 제조...86
• 4. 수전해 실험결과...88
• 제3절 Ni/YSZ/Pt의 고온 수증기 전해특성...102
• 1. NiO/YSZ/Pt 전해셀의 제조...102
• 2. 수증기 전해에 의한 수소제조 평가...102
• 3. NiO/YSZ/Pt 전해셀 수증기 전해에 의한 수소제조 특성...104
• 4. Pt/YSZ/Pt 고온 수증기 전해 특성...114
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...123
• 제1절 연구개발목표의 달성도...123
• 1. 고체고분자 전해질을 이용한 수전해...123
• 2. 고온형 수전해 수소제조...124
• 제2절 관련분야의 기술발전에의 기여도...124
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...126
• 제1절 추가연구의 필요성...126
• 제2절 타연구에의 응용, 기업화 추진방안...126
• 제6장 참고문헌...128
• 부록(위탁연구 보고서)...132
• A. 저온형 수전해용 고체고분자전해질 제조기술...132
• B. 고온형 수전해용 전해질 제조기술...132