초록 ▼

연구의 목적 및 내용
에너지 저장 변환에 요구되는 맞춤형 특성을 설계하고 복합기능을 갖는 기능성 나노탄소 복합소재를 제조하여 고효율 저가형 연료전지, 슈퍼캐퍼시터, 광촉매 등 에너지저장 및 변환 장치를 개발 하는데 응용한다.
연구결과
1) 다양한 복합탄소나노섬유의 공정 개발 및 특성 연구
- 고효율 탄소나노섬유의 신제조법 연구
- 탄소나노섬유에 형성된 기공의 크기 및 분포를 활성화 및 전구체 용액 농도 변화를 통해 조절
2) 나노 탄소소재를 복합화함으로써 동력밀도와 에너지 밀도가 우수한 슈퍼캐패시터

연구의 목적 및 내용
에너지 저장 변환에 요구되는 맞춤형 특성을 설계하고 복합기능을 갖는 기능성 나노탄소 복합소재를 제조하여 고효율 저가형 연료전지, 슈퍼캐퍼시터, 광촉매 등 에너지저장 및 변환 장치를 개발 하는데 응용한다.
연구결과
1) 다양한 복합탄소나노섬유의 공정 개발 및 특성 연구
- 고효율 탄소나노섬유의 신제조법 연구
- 탄소나노섬유에 형성된 기공의 크기 및 분포를 활성화 및 전구체 용액 농도 변화를 통해 조절
2) 나노 탄소소재를 복합화함으로써 동력밀도와 에너지 밀도가 우수한 슈퍼캐패시터 단위셀 제조
- 수용액 계에서 단위셀의 응답특성 (Niquist plot -45°plot 3 Hz 이상)
- 수용액 계에서 동력밀도 10000 W/Kg, 에너지 밀도 5 Wh/Kg 이상
- 유기계에서 동력밀도 10000 W/Kg, 에너지 밀도 10 Wh/Kg 이상
3) 전기방사를 이용한 MWCNT를 함유한 카본나노파이버를 제조함으로써 촉매분산에 효율적인 연료전지용 촉매 담지체 개발
- 700mW/cm2 (0.6V)이상의 에너지 생산
- 높은 비표면적과 표면 거칠기를 지닌 카본나노파이버를 제조
- Pt 입자크기 (>2nm)
4) TiO2-SiO2계 복합탄소나노섬유 제조
- 탄소나노섬유 기재상에 코팅된 TiO2/SiO2 나노입자의 광촉매 활성
연구결과의 활용계획
․ 에너지 저장 및 전환 용 원천기술 및 미래기술 개발에 기여
․ 맞춤형 소재의 디자인으로 용도다양화
․ 나노소재의 복합화로 효율 극대화
․ 에너지 분야의 핵심소재로서 나노 탄소를 이용한 소자기술 개발 및 실용화
․ 미래 부가가치형 산업분야 핵심소재 및 소자 국산화
․ 광분해 특성이 향상된 TiO2 복합탄소나노섬유 제조

Abstract ▼

Purpose & contents
Design hybrid materials with combined functional properties for efficient energy storage and conversion, in developing the devices of the fuel cell, electrical double layer capacitor, photocatalyst etc. at reduced price.
Result
1) Process development and characterization

Purpose & contents
Design hybrid materials with combined functional properties for efficient energy storage and conversion, in developing the devices of the fuel cell, electrical double layer capacitor, photocatalyst etc. at reduced price.
Result
1) Process development and characterization of carbon nanofiber composite
- Preparation of advanced hybrid carbon nano-composite materials
- Optimizing pore structure and morphology of carbon nanofiber composite
2) Developing supercapacitor electrode of carbon nano-fibers presenting high power and energy density
- Response characteristics of the unit cell in aqueous solution (> Niquist plot -45°, > plot 3 Hz)
- Aqueous solution, >10000 W/kg, >10 Wh/kg
- Organic electrolyte >10000 W/Kg, > 20 Wh/Kg
3) Developing of MWCNT/CNF as catalyst support materials for Fuel cell using Electrospinning
- 700 mW/cm2 at 0.6V
- Preparing the CNF having high surface area and surface roughness
- Pt particle size ( > 2nm )
4) Synthesis of the TiO2/SiO2-based carbon nanofiber composites
- Photocatalytic activity of TiO2/SiO2 nanoparticles loaded on carbon nanofiber webs
Expected Contribution
▪ Developments of original technologies for future energy storage and conversion materials
▪ Diversification of the application areas with the material designs of optimum functions
▪ Maximization of energy efficiency form hybridized structure in nano-fibers
▪ Demonstration of energy device using smart green carbon
▪ Localization of high value added industrial product including material and devices
▪ Development of the TiO2-carbon nanofiber composites with enhanced efficiency of photo catalytic activity

목차 Contents

• 중견연구자지원사업[핵심연구] 최종보고서 ... 1
• 목 차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 13
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 19
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 50
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 51
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 52
• 7. 주관연구책임자(공동연구원) 대표적 연구실적 ... 53
• 8. 참고문헌 ... 54
• 9. 연구성과 ... 55
• 10. 기타사항 ... 68
• [별첨1] 대표연구성과 ... 69
• 자체평가 의견서 ... 74