초록 ▼

1-1. 고온형 PEMFC 연료전지 스택 개발 및 삼중열병합 복합발전 시스템 설계
- 삼중열병합 Base 성능평가와 최종모델 해석 간의 결과 오차 5%이내
- PEMFC 배열 및 삼중열병합 냉난방시스템 해석 모델을 개발
1-2. 고온 PEMFC용 저가 전해질막 및 막전극 접합체(MEA) 제조 기술 개발
- in-situ 방법에 의해 분리막을 제조하여 매우 경제적이고 인산 담지량이 높은 고성능의 고온용 고분자 전해질막을 제조
1-3. 고온 PEMFC용 초고효율 전극소재 시스템
- 고온 연료전지용 나노

1-1. 고온형 PEMFC 연료전지 스택 개발 및 삼중열병합 복합발전 시스템 설계
- 삼중열병합 Base 성능평가와 최종모델 해석 간의 결과 오차 5%이내
- PEMFC 배열 및 삼중열병합 냉난방시스템 해석 모델을 개발
1-2. 고온 PEMFC용 저가 전해질막 및 막전극 접합체(MEA) 제조 기술 개발
- in-situ 방법에 의해 분리막을 제조하여 매우 경제적이고 인산 담지량이 높은 고성능의 고온용 고분자 전해질막을 제조
1-3. 고온 PEMFC용 초고효율 전극소재 시스템
- 고온 연료전지용 나노구조 제어된 저가 고안정성 저 백금 및 비귀금속계 복합 전극 소재 개발
1-4. 고전도성 박판형 분리판/가스켓 일체형 제조 기술 개발
- 고분자/탄소 소재 선정 및 공정 최적화 및 고전도성 고강도 분리판 제조 기술개발

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

Ⅳ. Results and Discussion
4-1. Developed high temperature type PEMFC fuel cell stack and designed triple cogeneration combined power generation system
■ In this program, we developed a design technology about stack component to improve the power density and performance of HT-PEMFC stack. For t

Ⅳ. Results and Discussion
4-1. Developed high temperature type PEMFC fuel cell stack and designed triple cogeneration combined power generation system
■ In this program, we developed a design technology about stack component to improve the power density and performance of HT-PEMFC stack. For this purpose, we developed the original technology for manufacturing 1kW class stack by analyzing pressure gradient and power density distribution. Detailed technical development results are as follows.
- Proposal of stack design by performance analysis according to SR, voltage stability and heating type, etc.(using benchmark stack)
- Review fo possibility of large scale area to improve output density after characteristics analysis according to change of stack area
- Calculation of cell number for developing 1kw class stack and stack design by optimizing area and drive current density of HT-PEMFC MEA area
- Proposal of optimal design by fluid analysis according to channel type
- Performance review and design derivation of bipolar plate for 9L/kW or less HT-PEMFC stack
- Reliability review/correction and improvement of design through analysis of flow distribution deviation and uniformity in the flow path(Completed drawing design)
- Determination of required target function for optimum design of cooling plate and derivation of design(Completed drawing design)
- Fulfillment of analysis modeling by analyzing the operating characteristics of tri-generation system for HT-PEMFC application
- Result error between tri-generation base performance and final model analysis within 5%(Approximately 4.7%)
- Development of analysis model for cooling/heating system in tri-generation and waste heat of PEMFC
4-2. Development of low-cost electrolyte membrane and membrane electrode assembly (MEA) manufacturing technology for high-temperature PEMFC
■ Development of electrode and MEA with low Pt loading (Pt loading: 1.2 mg/cm2) for high performance PEM fuel cell
■ Mass production technology design of electrolyte membrane, electrode and MEA (fuel cell performance: 0.72V @0.2 A/cm2)
4-3. Ultra High Efficiency Electrode Material System for High Temperature PEMFC
■ To understand the HT-PEMFC working mechanisms at molecular level, develop high-performance non-PGM/low-PGM fuel cell catalysts and electrodes with results of more than 5 high impact SCI articles, 3 patents, and 5 conference papers per year, and raise the well-educated graduate students in the field of fuel cells
4-4. Development of high-conductivity thin plate separator / gasket integrated manufacturing technology
■ In this study, the formation of conducting paths in the FEP/graphite composites was governed by the particle size of the conducting graphite particle; it was observed that the mixed graphite particles could dramatically increase the electrical resistivity of 92±5 mΩcm and flexural strength of 20±2 MPa at a total graphite content of 75 wt% because of the extruder was effective in dispersing and aligning graphite in FEP matrix by applying a high shear force.

(출처 : S U M M A R Y 13p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• S U M M A R Y ... 10
• C O N T E N T S ... 16
• 목차 ... 22
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 27
• 제 1-1 장 고온형 PEMFC 연료전지 스택 개발 및 삼중열병합 복합발전 시스템 설계 ... 27
• 제 1 절 연구개발의 필요성 ... 27
• 제 2 절 연구개발의 중요성 ... 32
• 제 3 절 연구개발의 목표 및 내용 ... 34
• 제 1-2 장 고온 PEMFC용 저가 전해질막 및 막전극 접합체(MEA) 제조 기술 개발 ... 38
• 제 1-3 장 고온 PEMFC용 초고효율 전극소재 시스템 ... 41
• 제 1 절 연구개발의 목적 ... 41
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 43
• 제 1-4 장 고전도성 박판형 분리판/가스켓 일체형 제조 기술 개발 ... 46
• 제 1 절 연료전지의 개요 ... 46
• 제 2 절 분리판의 개요 ... 49
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 51
• 제 2-1 장 고온형 PEMFC 연료전지 스택 개발 및 삼중열병합 복합발전 시스템 설계 ... 51
• 제 1 절 국내 기술 수준 및 시장 현황 ... 51
• 제 2 절 국외 기술 수준 및 시장 현황 ... 55
• 제 2-2 장 고온 PEMFC용 저가 전해질막 및 막전극 접합체(MEA) 제조 기술 개발 ... 60
• 제 2-3 장 고온 PEMFC용 초고효율 전극소재 시스템 ... 65
• 제 1 절 국내 기술 수준 및 시장 현황 ... 65
• 제 2 절 국외 기술 수준 및 시장 현황 ... 66
• 제 2-4 장 고전도성 박판형 분리판/가스켓 일체형 제조 기술 개발 ... 68
• 제 1 절 연구개발 대상의 국내외 연구 동향 ... 68
• 제 2 절 연구개발의 중요성 ... 69
• 제 3 절 선행연구의 내용 및 결과 ... 72
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 77
• 제 3-1 장 고온형 PEMFC 연료전지 스택 개발 및 삼중열병합 복합발전 시스템 설계 ... 77
• 제 1 절 고온형 PEMFC 연료전지 스택 설계 기술 개발 ... 77
• 제 2 절 고온형 PEM 연료전지 반응가스 유로 및 냉각판 최적 설계 ... 131
• 제 3 절 삼중열병합 복합발전 시스템 해석 및 모델링 기술 개발 ... 150
• 제 3-2 장 고온 PEMFC용 저가 전해질막 및 막전극 접합체(MEA) 제조 기술 개발 ... 197
• 제 1 절 고분자전해질 합성 및 막 제조 ... 197
• 제 2 절 막전극접합체(MEA) 제조 및 평가 ... 199
• 제 3-3 장 고온 PEMFC용 초고효율 전극소재 시스템 ... 243
• 제 1 절 비백금계 Fe/N-C 전극소재의 신규 pyrolysis-leaching stabilization(PLS) 합성법 및 이의 활성특성분석 ... 243
• 제 2 절 FeN-pOMC/CNT 형 비백금 탄소 복합체 개발 ... 245
• 제 3 절 FeN-ZIF8 기반 비백금계 전극 소재 개발 ... 246
• 제 4 절 고효율 저백금 담지 신규 다원계 복합 전극 촉매 개발 ... 248
• 제 5 절 고효율 저백금 담지 신규 금속-해테로원소 전극 촉매 개발 ... 249
• 제 6 절 이론적 접근 방법 ... 252
• 제 7 절 연구내용 ... 252
• 제 8 절 고온 PEMFC 전극 제작을 위한 형성 조건 마련 ... 258
• 제 9 절 MEA Test 조건 설정 ... 262
• 제 10 절 촉매층 코팅 방식에 따른 비교 ... 264
• 제 11 절 전극의 성능을 끌어올리기 위한 방안 마련 ... 266
• 제 12 절 인산기가 포함된 신규 고분자 바인더 물질 적용 ... 270
• 제 13 절 MEA내의 Pt 함량을 줄이기 위한 연구 ... 272
• 제 14 절 연구개발성과 ... 274
• 제 3-4 장 고전도성 박판형 분리판/가스켓 일체형 제조 기술 개발 ... 280
• 제 1 절 고분자/탄소 소재 선정 및 공정 최적화 ... 281
• 제 2 절 고전도성 고강도 분리판 제조 기술개발 ... 288
• 제 3 절 파일럿 열간 성형기 조건 최적화 및 유로 가공 조건 개발 ... 297
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 304
• 제 4-1 장 고온형 PEMFC 연료전지 스택 개발 및 삼중열병합 복합발전 시스템 설계 ... 304
• 제 1 절 목표달성도 ... 304
• 제 2 절 관련분야에의 기여도 ... 306
• 제 4-2 장 고온 PEMFC용 저가 전해질막 및 막전극 접합체(MEA) 제조 기술 개발 ... 307
• 제 1 절 목표달성도 ... 307
• 제 2 절 관련분야에의 기여도 ... 309
• 제 4-3 장 고온 PEMFC용 초고효율 전극소재 시스템 ... 310
• 제 1 절 목표달성도 ... 310
• 제 2 절 관련분야에의 기여도 ... 312
• 제 4-4 장 고전도성 박판형 분리판/가스켓 일체형 제조 기술 개발 ... 313
• 제 1 절 연구개발 최종목표 ... 313
• 제 2 절 연구개발 단계 개발 목표 ... 314
• 제 3 절 관련분야에의 기여도 ... 314
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 316
• 제 5-1 장 고온형 PEMFC 연료전지 스택 개발 및 삼중열병합 복합발전 시스템 설계 ... 316
• 제 5-2 장 고온 PEMFC용 저가 전해질막 및 막전극 접합체(MEA) 제조 기술 개발 ... 317
• 제 5-3 장 고온 PEMFC용 초고효율 전극소재 시스템 ... 318
• 제 5-4 장 고전도성 박판형 분리판/가스켓 일체형 제조 기술 개발 ... 319
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 320
• 제 6-1 장 고온형 PEMFC 연료전지 스택 개발 및 삼중열병합 복합발전 시스템 설계 ... 320
• 제 6-2 장 고온 PEMFC용 저가 전해질막 및 막전극 접합체(MEA) 제조 기술 개발 ... 323
• 제 6-3 장 고온 PEMFC용 초고효율 전극소재 시스템 ... 325
• 제 7 장 참고문헌 ... 327
• 제 7-1 장 고온형 PEMFC 연료전지 스택 개발 및 삼중열병합 복합발전 시스템 설계 ... 327
• 제 7-2 장 고온 PEMFC용 저가 전해질막 및 막전극 접합체(MEA) 제조 기술 개발 ... 329
• 제 7-3 장 고온 PEMFC용 초고효율 전극소재 시스템 ... 329
• 제 7-4 장 고전도성 박판형 분리판/가스켓 일체형 제조 기술 개발 ... 330
• 끝페이지 ... 331