초록 ▼

○ MEA 제작, 성능 및 내구성 평가 실시
- 고분자전해질 수전해 시 과전압의 대부분을 차지하는 양극에서 촉매로 사용되는 백금의 양은 수전해 장치의 가격과 성능, 내구성을 결정하는 가장 중요한 요소로써 연구개발을 통한 최적의 담지량 결정을 목표로 하였다.
- 최적의 촉매 담지량을 포함하여 이보다 많은 양의 담지량을 갖는 샘플과 함께 장기 내구성 시험을 실시한 후 성능 변화가 작은 결과 중 최소의 담지량을 최적화 된 양극 촉매 첨가량으로 결정하였다.
- MEA 샘플제작을 통하여 최적의 촉매 담지량을 위한 성능 및 내

○ MEA 제작, 성능 및 내구성 평가 실시
- 고분자전해질 수전해 시 과전압의 대부분을 차지하는 양극에서 촉매로 사용되는 백금의 양은 수전해 장치의 가격과 성능, 내구성을 결정하는 가장 중요한 요소로써 연구개발을 통한 최적의 담지량 결정을 목표로 하였다.
- 최적의 촉매 담지량을 포함하여 이보다 많은 양의 담지량을 갖는 샘플과 함께 장기 내구성 시험을 실시한 후 성능 변화가 작은 결과 중 최소의 담지량을 최적화 된 양극 촉매 첨가량으로 결정하였다.
- MEA 샘플제작을 통하여 최적의 촉매 담지량을 위한 성능 및 내구성 평가 실시.
○ 삼차원 메쉬 설계 및 제작
- MEA의 최적으로 유지시키기 위하여 사용되는 티타늄 유로판을 대체 하는 삼차원 메쉬의 최적 설계를 실시하고 삼차원 메쉬 샘플을 제작하였다.
- 티타늄 메쉬는 제작 공정 상 티타늄 판재에 다수의 구멍(다이아몬드)을 박은 후 연신하고 다시 대각선 방향으로 다이아몬드를 박은 후 연신하는 방법으로 생산된다. 이러한 제작 공정상의 이유로 티타늄메쉬는 삼차원 형상을 갖게 되는데 원 티타늄 판재의 두께와 다이아몬드의 크기 등에 따라 삼차원 메쉬의 치수가 결정되며 제작된 메쉬를 압연하여 두께를 조절할 수도 있다. 결과적으로 원하는 치수의 티타늄 메쉬를 자유롭게 얻을 수 있으며 이를 고분자전해질 수전해 장치에 사용할 때 중요한 치수 인자는 다이아몬드의 크기, 메쉬 선의 두께, 전체 메쉬의 두께, 메쉬의 단위면적 당 무게 등이 된다.
- 상기 티타늄 메쉬를 MEA 전극 크기와 동일한 규격으로 절단하여 사용하는데 절단할 때는 유체의 입구에서 출구 쪽으로의 방향과 메쉬의 골의 방향을 일치하여 제작하였다.
- 기존 수소생산 방식의 가장 친환경적인 대안이 전기분해방식이나, 전통적인 알칼라인 방식의 단점인 크기, 저압, 유해전해질 사용, 유지보수의 불편함 등을 개선코자 PEM 방식(고분자전해질 방식)을 채용함으로써 첫째, 전기 화학적으로 Compressor 없이 2000psi 이상 압력의 수소가 생산 가능하고, 둘째, 99.9999% 순도의 초고순도 수소를 생산 가능하며, 셋째, 유지보수의 편리성을 확보할 수 있도록 전기분 해장치에 대해 연구하며 이에 대한 내구성과 신뢰성을 확보
- 유로의 기능을 대체할 수 있는 삼차원 메쉬를 유로를 형성하지 않은 티타늄 평판과 MEA 사이에 위치하여 유체가 일정한 패턴으로 흐를 수 있는 공간을 제공하여 반응물과 생성물인 유체가 전체 시스템에서 균일하게 흐를 수 있도록 하였다.
- 메쉬의 구멍(이하 다이아몬드)을 통하여 유체가 MEA에 수직방향으로 출입할 수 있어 원료물질인 물의 원활한 공급과 생성물질인 수소와 산소의 원활한 배출이 가능하도록 하고, MEA와 티타늄 평판 양쪽에 삼차원 메쉬의 균일한 접점으로 전력공급을 최적화 시킬 수 있도록 구성하였다.
- 삼차원 메쉬를 적용한 스택 제작을 실시하고 최종적으로 삼차원 메쉬를 이용한 고분자전해질 수전해 장치의 내구성 및 신뢰성 평가를 위한 장시간 테스트를 하여 신뢰성을 확보하였다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• I. 연구결과 요약문 ... 4
• II. 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 8
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 8
• III. 연구성과 ... 9
• 끝페이지 ... 14