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Kafe 바로가기주관연구기관 | 한국에너지기술연구원 Korea Institute of Energy Research |
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연구책임자 | 김창희 |
참여연구자 | 정문선 , 전영갑 , 김상경 , 윤재경 , 조원철 , 조현석 |
보고서유형 | 1단계보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2019-05 |
과제시작연도 | 2018 |
주관부처 | 과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 | TRKO201900021761 |
과제고유번호 | 1711076905 |
사업명 | 기후변화대응기술개발(R&D) |
DB 구축일자 | 2020-05-23 |
키워드 | 수소.수전해.알칼라인.전극.분리막.Hydrogen.Electrolysis.Alkaline.Electrode.Separator. |
본 연구는 차세대 고효율 알칼라인 수전해 원천기술개발을 주요 목표로 하며 1단계 내 주요 연구결과는 아래와 같음.
- Proprietary 도금조의 구성을 통해 수직배향 기공을 갖는 다공성 Ni-Zn-Fe(Co) 전극을 적용한 알칼라인 수전해 셀을 구성하여 효율 85%@ 400mA/cm2 달성함.
- 위 전극의 산염피막처리를 통하여 on/off 운전시 전극의 내구성을 향상시킴.
- 상용 귀금속 촉매를 대체할 수 있는 고효율 NiFeOOH-LDH, CoFeP촉매를 개발함.
- 균일한 Ni 대면
본 연구는 차세대 고효율 알칼라인 수전해 원천기술개발을 주요 목표로 하며 1단계 내 주요 연구결과는 아래와 같음.
- Proprietary 도금조의 구성을 통해 수직배향 기공을 갖는 다공성 Ni-Zn-Fe(Co) 전극을 적용한 알칼라인 수전해 셀을 구성하여 효율 85%@ 400mA/cm2 달성함.
- 위 전극의 산염피막처리를 통하여 on/off 운전시 전극의 내구성을 향상시킴.
- 상용 귀금속 촉매를 대체할 수 있는 고효율 NiFeOOH-LDH, CoFeP촉매를 개발함.
- 균일한 Ni 대면적 도금을 위하여 공정변수인 전류밀도 및 전류파형 등을 최적화 하고, 차폐막 적용을 통해 공정 최적화를 진행하였음.
- 유기첨가제(1st 및 2nd class carrier, 평탄제) 조건을 최적화하여 저응력·고균일 Ni 도금막을 형성에 성공하였고, 대면적 전극 생산을 위한 300 mm급 Ni 전극용 도금장비를 구성함.
- 상용막 수준 이상의 액체 KOH전해질에 대한 저항 최소화 및 수소/산소 가스혼합을 억제하는 무기 복합 다공성 분리막을 개발함.
(출처 : 요약서 3p)
The main objective of this research is to develop highly efficient next-generation alkaline electrolyzer. The specific technical targets and tasks for the 1st phase are as below.
- Design and investigate the active catalyst for OER/HER electrodes prepared by electrochemical deposition: efficiency
The main objective of this research is to develop highly efficient next-generation alkaline electrolyzer. The specific technical targets and tasks for the 1st phase are as below.
- Design and investigate the active catalyst for OER/HER electrodes prepared by electrochemical deposition: efficiency > 85%@ 400mA/cm2(η HER<150mV, ηOER<350mV)
- Develope the electrochemical deposition system for Ni electrodeposition onto 300 mm porous supports to have a highly uniform Ni layer : uniformity deviation<20%
- Investigate and design a highly durable membrane(anion exchange membrane/separator) for OH- transport in alkaline system: ion conductivity>0.015 S/cm@80℃, bubble-point pressure>4bar)
○ Prepare highly efficient and durable HER/OER electrodes by ‘single-step’ fabrication
- Design porous Ni-Zn-Fe(Co) electrodes for HER/OER prepared by electrochemical deposition
- Design porous a Ni-Al electrode for HER prepared by physical vapor deposition
- Design Ni-Fe layered double hydroxide electrodes for OER prepared by hydrothermal method
○ Prepare active and durable HER/OER electrodes by ‘multi-step’ fabrication
- Design porous transition phosphides(CoFeP) for bi-functional OER/HER catalyst
○ Optizmize the Ni layer formed on complex substrates by electrodeposition process
- Study on the Ni electroplating with low internal stress
- Design and development of large-area plating equipment for complex structured electrode with 300 mm in diameter
○ Design a separator and anion exchange membrane for alkaline electrolyzer
- Synthesize a composite membrane composed of polysulfone and ZrO2 nanoparticle with optimum ratio
- Synthesize a Poly Arylene Ether Ketone membrane with functionalized by aromatic amine groups
- Developed a robust and porous Ni-Zn-Fe-P electrode for HER/OER prepared by electrochemical deposition
○ Obtain fundamental technologies to fabricate highly efficient, cheap, durable electrolyzer components
○ Develope localized components including non-noble meteal electrodes, separator/membrane, and bipolar plates
○ Develop domestic supply chain for alkaline electrolyzer system
○ Hydrogen energy storage system can open for the opportunity in energy industry including the oil and gas industry, utilities and power grid providers, auto industry, and local, regional and national authorities.
○ Localized the core technologies on electrolysis can bring us a leadership on the energy industry.
○ Resolve the issue on power transmitting to off-sites by adopting distributed power generation system
○ As integration of high efficient and low cost alkaline electrolyzer into the power generation, it can contribute significantly to deploy more economical and scalable renewable energy related systems by conversion of unstable renewable energy such as wind and solar to the stable hydrogen energy
(출처 : SUMMARY 6p)
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
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