초록 ▼

본 과제의 목적은 세계적 수준의 고온형 고분자 연료전지용 핵심 원천 기술 및 스택 기술을 개발하기 위한 것이다. 핵심 소재 기술인 고분자 이온막， 막전극접합체 (Membrane Electrode Assembly, MEA), 분리판 설계•제작 등 원천기술 개발과 내구성 확보, 고출력 밀도 스택 설계기술 개발, 개발된 소재를 채용한 고온 고분자 연료전지용 저거 고출력 장수명 스택 제작기술을 개발하기 위한 것이다.
고온 고분자 전해질 연료전지는 일반적으로 80ºC 이하에서 작동되는 고분자 전해질 연료전지의 구조나 원리 등은 동일하지

본 과제의 목적은 세계적 수준의 고온형 고분자 연료전지용 핵심 원천 기술 및 스택 기술을 개발하기 위한 것이다. 핵심 소재 기술인 고분자 이온막， 막전극접합체 (Membrane Electrode Assembly, MEA), 분리판 설계•제작 등 원천기술 개발과 내구성 확보, 고출력 밀도 스택 설계기술 개발, 개발된 소재를 채용한 고온 고분자 연료전지용 저거 고출력 장수명 스택 제작기술을 개발하기 위한 것이다.
고온 고분자 전해질 연료전지는 일반적으로 80ºC 이하에서 작동되는 고분자 전해질 연료전지의 구조나 원리 등은 동일하지만 운전온도를 100ºC 이상으로 상승시켜 기존 고분자 연료전지의 약점으로 지적되는 물 및 열관리 문제를 근본적으로 해결할 수 있으며, CO에 대한 내 구성이 증가되어 수소제조 설비를 간이화시킬 수 있는 장점이 있다. 또한 고온 운전으로 열회수 효율과 전기변환 효율을 크게 향상시킬 수 있어 제품의 경쟁력과 실용화를 높일 수 있는 장점이 있다.
고효율 환경친화적인 연료전지 개발을 통해 신성장동력 산업으로서의 산업 창출을 통한 일자리 창출과 수출 경쟁력 강화는 물론, 이산화탄소 배출 저감 등 기후변화 대응과 에너지 저감 등 그린에너지 및 환경 정책에도 기여할 수 있을 것이다.
(출처:서지정보양식)

Abstract ▼

This study aimed at developing core components of stacks, such as polymer electrolytes, membrane electrode assemblies (MEAs), bipolar plates and stacks with high power density for high temperature polymer electrolyte fuel cells. In addition, it focused on optimal design and computational analysis of

This study aimed at developing core components of stacks, such as polymer electrolytes, membrane electrode assemblies (MEAs), bipolar plates and stacks with high power density for high temperature polymer electrolyte fuel cells. In addition, it focused on optimal design and computational analysis of bipolar plates and stacks and manufacturing processes of MEAs with high performance, durability and low cost.
High temperature polymer electrolyte fuel cells (HTPEFCs) have the same operating principle and configuration, but operate over 100ºC. Due to high operating temperature, the problems of heat and water management, and CO poison can be solved. Therefore, system components related on water management and CO cleaner can be simplified or removed. The thermal and electric efficiencies of the HTPEFCs are higher than those of PEFCs operated below 100ºC. Thanks to these advantages, fast commercialization can be expected compared to conventional PEFCs. The HTPEFCs would contribute to create a new employment opportunities and enhance the competitiveness in global markets as a new growth engine to reduce C0₂ emission and to satisfy government policies on energy savings and global warming.
(출처: BIBLlOGRAPHIC INFORMATION SHEET)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 8
• CONTENTS ... 12
• 목차 ... 14
• 그림목차 ... 16
• 표목차 ... 19
• 제1장 서론 ... 20
• 제1절 고온용 전해질막 개발 ... 21
• 제2절 고온용 막전극접합체(MEA) 개발 ... 24
• 제3절 고온용 분리판 설계 및 재료 최적화 ... 24
• 제4절 고온용 스택 설계 및 제작 ... 26
• 제5절 성능평가 방안 최적화 및 운전 최적화 ... 26
• 제2장 본론 ... 28
• 제1절 고온용 전해질막 개발 ... 28
• 1. 이온성 액체 ... 28
• 가. 이온성 액체 ... 28
• 나. 이온성 액체의 점도 ... 29
• 다. 이온성 액체의 수소이온전도도 ... 30
• 2. 이온성 액체 함유 탄화수소계열 고분자 전해질막 ... 32
• 가. 탄화수소계열 고분자 ... 32
• 나. 이온성 액체 함유 고온용 복합막 제조 ... 33
• 다. 이온성 액체 함유 고온용 복합막 특성 분석 ... 33
• 라. 이온성 액체 함유 고온용 복합막 연구 결과 ... 35
• 3. 이온성 액체 함유 이오노머 바인더 개발 ... 40
• 제2절 고온용 막전극접합체(MEA) 개발 ... 41
• 1. 나피온 (Nafion)/이온성액체(EtMeImTf)를 이용한 복합막의 제조 ... 41
• 2. 탄화수소계 고분자(SPAEK-6F)/이온성액체(EtMeImTf)를 이용한 복합막의 제조 ... 42
• 3. 촉매슬러리의 제조 ... 43
• 4. 막전극접합체용 기체확산전극(Gas Diffusion Electrode , GDE) 제조 ... 43
• 5. 막전극접합체 개발 ... 44
• 6. 복합막 내 이온성 액체 누출 안정성 평가 ... 44
• 7. 나피온 (Nafion)/이온성액체(EtMeImTf)를 이용한 복합막의 성능 ... 46
• 8. 탄화수소계 고분자(SPAEK-6F)/이온성액체(EtMeImTf)를 이용한 복합막의 성능 ... 48
• 9. 복합막의 두께를 변화시킨 후 성능 평가 ... 49
• 제3절 고온용 분리판 설계 및 재료 최적화 ... 51
• 제4절 고온용 스택 설계 및 제작 ... 60
• 1. 고온용 스택 기본 설계 ... 60
• 2. 고온용 스택 종합 설계 ... 66
• 제5절 성능평가 방안 최적화 및 운전 최적화 ... 69
• 제3장 결론 ... 81
• 제1절 고온용 전해질막 개발 ... 81
• 제2절 고온용 막전극접합체(MEA) 개발 ... 82
• 제3절 고온용 분리판 설계 및 재료 최적화 ... 83
• 제4절 고온용 스택 설계 및 제작 ... 84
• 제5절 성능평가 방안 최적화 및 운전 최적화 ... 84
• 참고문헌 ... 86
• 끝페이지 ... 91