초록 ▼

• 물관리를 위한 계층구조 고분자 전해질 막을 도입한 연료전지 성능 최적화 - 프린팅 방법으로 제작된 라인 패턴 된 막을 이용한 MEA를 통해 제작된 연료전지 성능 901 mW/cm²로 달성하였고, 이는 기존 성능 대비 20% 이상 향상되었음.
• 3차원 구조 고활성 single atom기반 비귀금속계 촉매 기반 전극을 이용한 연료전지 성능 최적화 - 상용 JM Pt/C: 1550 mA/cm²@0.6V,1045 mW/cm² / 비백금계 촉매인 Co@C/C: 1062mA/cm2@0.6V, 762 mW/cm² / 비백금계 촉매인

• 물관리를 위한 계층구조 고분자 전해질 막을 도입한 연료전지 성능 최적화 - 프린팅 방법으로 제작된 라인 패턴 된 막을 이용한 MEA를 통해 제작된 연료전지 성능 901 mW/cm²로 달성하였고, 이는 기존 성능 대비 20% 이상 향상되었음.
• 3차원 구조 고활성 single atom기반 비귀금속계 촉매 기반 전극을 이용한 연료전지 성능 최적화 - 상용 JM Pt/C: 1550 mA/cm²@0.6V,1045 mW/cm² / 비백금계 촉매인 Co@C/C: 1062mA/cm2@0.6V, 762 mW/cm² / 비백금계 촉매인 bio 소재 기반 Fe-N-C: 1271mA/cm²@0.6V, 881 mW/cm²의 성능을 보여서 1단계 목표를 달성하였음.
• 자가 가습용 PEM-AEM hybrid MEA 기초 기술 개발 - 무가습 조건에서 기존 Reference PEM기반 MEA는 성능이 거의 나오지 않는 반면, AEM-PEM half-halffuel cell의 경우에는, 초반 900mW/cm²의 성능을 보였음. 이를 통해 무가습 연료전지 적용 가능성을 확인하였음.
• 1단계에서 개발된 저가 소재 (cathode: Co@C/C, anode: Ru/Pt_single-atom/C (기존대비 1/40 사용량 저감), 바인더: PFBP)를 모두 적용하여 AEMFC용 MEA 제작 후 연료전지 성능 평가한 결과 757 mW/cm²을 달성하였음. 1단계 목표인 700 mW/cm²를 초과 달성
• 개발 소재를 적용한 AEMFC 전극 최적화를 통한 고내구화 연구 개발 - 백금 및 비백금 촉매를 적용한 MEA 모두 1,000 시간 이상의 구동 시 50 % 이하의 성능 감소를 통해 1단계 과제 목표를 달성함. (백금계: 46.8 %, 비백금계 45.7 % 감소)

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

Ⅳ. Development results
☐ Published a total of 41 SCI, 1 non-SCI listed sites
☐ 25 related patents applied, 5 registered
☐ 29 domestic and international academic presentations and 4 awards
☐ The main goal of this study was to secure MEA structure design and manufacturing technology that s

Ⅳ. Development results
☐ Published a total of 41 SCI, 1 non-SCI listed sites
☐ 25 related patents applied, 5 registered
☐ 29 domestic and international academic presentations and 4 awards
☐ The main goal of this study was to secure MEA structure design and manufacturing technology that satisfies the high performance and durability of non-precious metal-based solid alkali membrane fuel cells in order to secure the price competitiveness of fuel cells for backup power, and achieve the world's best performance and durability. Summarized as follows.
☐ Optimized fuel cell performance by introducing a hierarchical polymer electrolyte membrane for water management - Achieved fuel cell performance of 901 mW/cm² through MEA using a line patterned membrane produced by a printing method, which is more than 20% better than the existing performance.
☐ Optimization of fuel cell performance using a three-dimensional structure high activity single atom-based non-precious metal catalyst-based electrode - Commercial JM Pt/C: 1550 mA/cm²@0.6V, 1045 mW/cm² / Co@C/C, a non-platinum catalyst:1062 mA/cm²@0.6V, 762 mW/cm² / Fe-NC based on bio-material, a non-platinum catalyst: 1271 mA/cm²@0.6V, 881 mW/cm².
☐ Development of basic technology for self-humidifying PEM-AEM hybrid MEA-Under no-humidification conditions, the existing reference PEM-based MEA shows little performance, whereas the AEM-PEM half-half fuel cell initially showed a performance of 900 mW/cm².Through this, the possibility of applying a humidified fuel cell was confirmed.
☐ R&D for high durability through optimization of AEMFC electrodes using developed materials-Both MEA with platinum and non-platinum catalysts achieved the goal of the first stage by reducing the performance by 50% or less when running for more than 1,000 hours.(Platinum-based: 46.8%, non-platinum-based 45.7% decrease)
☐ Development of a carbon-based model catalyst with high activity and high durability - Carbon catalyst performance: Achieved 0.9 V or higher (onset potential).Carbon catalyst durability: Achieve performance reduction within 25% (0.6 ~ 1.0 V, after 1000 cycles).Achieved a heterogeneous element doping content of 7 at% or more.
☐ Development of a high-performance, highly durable fuel cell electrode structure through the introduction of multi-scale nanocomposite structures - Performance: Achieved 20% or more performance improvement compared to MEA performance without nanocomposite structures. Durability: Achieved 50% or less performance reduction compared to initial MEA performance.
☐ Design of non-precious metal catalysts and MEA systems for AEMFC based on computational chemistry - Establishment of oxygen reduction reaction mechanism for Metal/N/C catalyst systems, derivation of candidates for new catalyst systems, and analysis of MEA reaction environments using hybrid multiscale simulation methodology

(출처 : SUMMARY 8p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 10
• 목차 ... 11
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 12
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 19
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 57
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 198
• 제1절. 목표 ... 198
• 제2절. 목표 달성여부 ... 200
• 제3절. 관련분야 기여도 ... 202
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 204
• 제1절. 연구개발 결과의 활용방안 ... 204
• 제2절. 연구개발 결과의 기대효과 ... 206
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 209
• 제 7 장 참고문헌 ... 210
• 끝페이지 ... 212