초록 ▼

21세기의 에너지 공급원으로 기대되는 연료전지는 환경 부하가 낮고 발전 효율이 높으며, 자동차와 전기 기기 등 다양한 용도로의 사용이 가능하며 경제적 효과도 크다. 특히 배터리의 성능 향상과 장수명화가 요구되는 휴대기기의 개발에 맞추어 연료전지의 실용화에 거는 기대가 높아지고 있다. 따라서, 수년내에 연료전지는 휴대용 전원과 운송수단의 동력원에서부터 분산 발전 시스템에 이르기까지 다양한 응용이 전개될 것으로 예상된다.
일반적으로 연료전지란 연료를 전기로 변환하는 장치를 말한다. 본고에서는 나노 구조 소재의 활약이 기대되는 수송

21세기의 에너지 공급원으로 기대되는 연료전지는 환경 부하가 낮고 발전 효율이 높으며, 자동차와 전기 기기 등 다양한 용도로의 사용이 가능하며 경제적 효과도 크다. 특히 배터리의 성능 향상과 장수명화가 요구되는 휴대기기의 개발에 맞추어 연료전지의 실용화에 거는 기대가 높아지고 있다. 따라서, 수년내에 연료전지는 휴대용 전원과 운송수단의 동력원에서부터 분산 발전 시스템에 이르기까지 다양한 응용이 전개될 것으로 예상된다.
일반적으로 연료전지란 연료를 전기로 변환하는 장치를 말한다. 본고에서는 나노 구조 소재의 활약이 기대되는 수송 및 휴대용 전원으로 유망한, 낮은 온도에서 작동하는 연료전지에 대해 주로 고찰하고자 한다. 나노미터 크기의 구조소재들의 특성은 새로운 물성이 발현되거나 무게를 현저히 감소시킬 수 있는 가능성이 있어, 운송 및 휴대용 연료전지 소재로의 응용 연구가 이미 시작되었을 뿐 아니라, 그 기대는 높아지고 있는 추세이다. 따라서 본 보고서는 이러한 나노 구조 소재의 연료전지 응용에 대한 소개 및 그 가능성에 대해 정리하였다.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 머리말 ...2
• 목차 ...4
• I. 저온 연료전지용 나노구조재료 ...13
• 제1장 서론 ...14
• 1. 기술의 개요 ...14
• 가. 개요 ...14
• 나. 역사 ...15
• 다. 원리와 특징 ...15
• 라. 분류 및 특징 ...18
• 제2장 기술개발 동향 ...21
• 1. 국내외 연료전지 정책 및 개발 동향 ...21
• 가. 국외 ...21
• 나. 국내 ...22
• 2. 시장 동향 ...23
• 3. 연료전지 기술 개발 동향 ...26
• 가. 고분자 전해질막 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell: PEMFC) ...26
• (1) 전극(electrocatalyst layers) ...26
• (2) 고분자 전해질 막(Polymer Electrolyte Membranes) ...33
• (3) MEA기술 ...37
• (4) 분리판 제조 기술 ...39
• 나. 직접 메탄올 연료 전지(Direct Methanol Fuel Cells) ...41
• (1) 촉매 ...42
• (2) 고분자 전해질막 ...44
• (3) MEA 기술 ...45
• (4) 국내외 연구 동향 및 향후 전망 ...47
• 다. 수소 저장 소재 ...48
• 4. 비교 분석 ...50
• 제3장 전 망 ...53
• 1. 현안 문제 ...53
• 2. 해당기술의 파급 효과 ...55
• 가. 기술적 파급효과 ...55
• 나. 사회 문화적 파급 효과 ...56
• 3. 전망 및 제안 ...56
• 참고문헌 ...58
• II. 양극 산화 알루미늄 나노 템플레이트 ...60
• 제1장 서 론 ...61
• 제2장 기술개발 동향 ...62
• 1. 기술의 개요 및 특성 ...62
• 가. 전해연마(electropolishing) ...62
• 나. 양극산화(anodization) ...63
• 다. AAO 나노 템플레이트의 구조 ...65
• 2. AAO 나노 템플레이트의 용도 ...66
• 가. 탄소 나노 튜브의 합성 ...68
• 나. 나노와이어(nanowlre) 제조 ...78
• 다. 나노마스크 및 나노몰드 ...83
• 라. 광결정 ...89
• 마. 고집적 하드디스크 ...93
• 3. 연구개발동향 ...97
• 가. 국외 ...97
• 나. 국내 ...99
• 다. 비교분석 ...100
• 제3장 전 망 ...102
• 참고문헌 ...103
• III. 기상공정에 의한 나노 분말 제조 및 응용 ...105
• 제1장 서 론 ...106
• 제2장 기술개발 동향 ...109
• 1. 나노 분말 제조용 기상 반응기의 종류 및 특성 ...109
• 가. 기열로 에어로졸 반응기(Furnace Aerosol Reactor) [12-16] ...109
• 나. 화염 반응기(Flame Reactor)[2,8,16-18] ...110
• 다. 레이저 에어로졸 반응기[19-22] ...113
• 라. 플라즈마 에어로졸 반응기[2,4,23-27] ...114
• 마. 분무열분해 에어로졸 반응기[4,7,28-30] ...115
• 2. 기상공정에 의한 나노 분말 제조 및 응용 예 ...117
• 가. 기상 공정에 의한 광섬유 모재 제조[8-11,31-36] ...117
• 나. 광촉매용 나노 TiO2 미립자 제조 및 응용 ...121
• (1) 광촉매용 나노 TiO2 미립자의 용도 및 응용의 예 ...121
• (2) 광촉매의 원리 ...121
• (3) 나노 TiO2 미립자 제조용 확산 화염 반응기 ...123
• (4) 나노 TiO2 미립자 제조용 확산화염반응기의 화염 특성 ...124
• (5) 확산화염반응기로 제조된 TiO2 입자 크기 특성 변화 ...126
• (6) 광촉매용 TiO2 미립자를 이용한 페놀 및 톨루엔의 광분해 ...127
• 다. 코로나 방전 공정에 의한 탈황ㆍ탈질 및 나노 입자 제조 ...128
• (1) 코로나 방전에 의한 환경오염 제어 ...128
• (2) 코로나 방전에서 탈황, 탈질 및 나노 입자 성장 메카니즘 ...130
• (3) 코로나 방전에서 탈황, 탈질 및 나노 입자 성장 결과 ...133
• 라. 저온 플라즈마에 의한 균일한 크기 나노 미립자 제조 ...135
• (1) 저온 플라즈마에서의 나노 미립자 성장에 관한 연구 ...135
• (2) 저온 플라즈마에서 액적원료 및 기체원료를 이용한 나노 미립자 제조 ...137
• 제3장 전 망 ...140
• 참고문헌 ...142
• IV. 벌크형 나노구조 금속소재 기술 ...147
• 제1장 서 론 ...148
• 1. 기술의 개요 ...148
• 2. 기술의 특성 ...156
• 제2장 기술개발 동향 ...160
• 1. 벌크형 나노구조 금속소재 ...160
• 가. 벌크 비정질 합금 ...161
• 나. 벌크 비정질 합금의 나노 결정화 및 나노 준결정화 ...169
• 다. 벌크 비정질 합금의 나노 복합재료화 ...177
• 라. 기지 금속에 나노 석출상 및 분산상의 형성 ...183
• 마. 강소성 가공기술(severe plastic deformation) ...186
• 바. 분말성형 - 기계적 합금화 분말, 아토마이징 분말 ...187
• (1) Al-기 비정질 합금 분말 ...188
• (2) Al-기 나노 결정립 합금 분말 ...189
• (3) Al-기 나노 준결정립 합금 분말 ...189
• 2. 국외동향 ...193
• 가. 연구개발정책 ...193
• 나. 중점 연구분야 ...194
• (1) 벌크 비정질 금속재료 ...194
• (2) 초고강도 나노 구조재료의 제조기술 ...195
• (3) 나노분말의 벌크 성형 기술 ...195
• 3. 국내동향 ...196
• 4. 기술 분석 ...197
• 가. 국외 기술동향 ...197
• 나. 국내 기술분석 ...198
• 5. 시장예측 및 산업 발전전망 ...198
• 가. 대상시장 및 응용분야 ...198
• 나. 성장잠재력과 시장규모예측 ...199
• 다. 산업동향 ...199
• 제3장 전 망 ...201
• 참고문헌 ...207
• V. 나노양자점 소재 ...211
• 제1장 서 론 ...212
• 1. 기술의 개요 ...212
• 2. 기술의 중요성 ...214
• 제2장 기술개발 동향 ...216
• 1. 나노 물질 제조 ...216
• 가. 크기에 따른 물질의 성질 변화 ...216
• 나. 영차원 물질(0D), 양자점의 제조 ...220
• 다. 습식 화학법에 의한 양자점의 제조 ...221
• (1) II-VI 화합물 반도체 양자점(CdSe 양자점)의 제조 ...222
• (2) III-V 반도체 양자점(InP 양자점)의 제조 ...222
• 라. 반도체 양자점의 여러 성질 ...224
• (1) 양자점의 광학적 특성과 구조적 특성 ...224
• (2) 양자점의 광학적 특성향상을 위한 Surface-passivation ...226
• 마. 나노상 형성에 의한 영차원 물질 양자점의 제조 ...227
• 바. 일차원 물질(1D), 나노 튜브, 나노선의 제조 ...230
• (1) 탄소 나노튜브의 제조 ...230
• (2) 금속 또는 반도체 나노선의 제조 ...232
• (3) 일차원 물질의 구조와 전기적 특성 ...233
• 2. 국외의 양자점 연구 동향 ...234
• 가. 국외의 양자점 제조에 관한 연구 ...234
• 나. 국외의 양자점 제반 특성에 관한 연구 ...238
• 제3장 전 망 ...239
• 1. 양자점 재료 및 소자 ...239
• 2. 나노 물질 일반 ...239
• 3. 양자점을 이용한 응용연구 ...241
• 참고문헌 ...242
• VI. 플러렌 유도체의 합성 및 응용 ...243
• 제1장 서 론 ...244
• 1. 기술의 개요 ...244
• 2. 기술의 특성 ...248
• 가. 도핑된 C60의 초전도성과 강자성 ...248
• 나. C60의 화학적 반응성 ...249
• 제2장 기술개발 동향 ...251
• 1. 풀러렌유도체의 합성방법 ...251
• 가. Reduction ...251
• (1) Fulleride anions ...251
• (2) Electrosynthesis ...253
• (3) Electrophilic additions to fulleride anions ...253
• (4) Reduction with Metals ...253
• 나. Nucleophilic additions ...255
• (1) Hydroalkylation, Hydroarylation of C60, C70 ...255
• (2) Langmuir-Blodgett films of C60Ht-Bu ...256
• (3) Addition of Macromolecular Carbanions - Fullerene Polymers ...256
• (4) Cyclopropanation of C60 and C70 ...257
• (5) Addition of Amines ...257
• (6) Addition of Hydroxides ...258
• 다. Cycloadditions ...258
• (1) [4+2] Cycloadditions ...258
• (2) [3+2] Cycloadditions ...259
• (3) [2+2] Cycloadditions ...261
• (4) [2+1] Cycloadditions ...262
• 라. Hydrogenenation ...262
• (1) Oligohydrofullerenes C60H2n and C70H2n(n＝1-6) ...263
• (2) Polyhydrofullerenes C60H2n and C70H2n(n＝7-30) ...264
• 마. Transition Metal Complex Formation ...265
• 바. Oxidation and Reactions with Electrophiles ...265
• (1) Electrochemical Oxidation of C60, C70 ...266
• (2) Oxygenation ...266
• (3) Osmylation ...266
• (4) Halogenation ...268
• (5) Reaction with Strong Oxidizing Reagents and Acids ...269
• (6) Reaction with Lewis acid and Fullerylation of Aromatics ...270
• 사. Radical Additions ...270
• (1) Addition of Single Radicals ...270
• (2) Metalation of C60 with Pentacarbonylrhenium Radicals ...271
• 아. Transition Metal Complex Formation ...271
• (1) (η2-C60)Pt(PPh3)2 합성 ...271
• (2) (η2-C60)Ir(CO)Cl(PPh3)2 합성 ...271
• (3) (η2-C70)Ir(CO)Cl(PPh3)2 합성 ...272
• 제3장 전 망 ...273
• 참고문헌 ...275