초록 ▼

□ 연구개요
가. 청정 수소 활용 비백금계 촉매 개발
1) 연료전지 기술은 친환경, 고효율 측면뿐만 아니라 에너지안보, 전력원 다양화 등을 통해 현재 및 미래의 에너지문제 해결에 큰 역할을 할 수 있음
2) 고분자전해질연료전지의 본격 상용화 시, 전극 촉매는 전체 스택 비용의 약 42%를 차지할 것으로 예측되기 때문에 고성능 저가 촉매의 개발은 상용화의 필수요소임
3) 현재 전극촉매 수준의 우수한 성능을 보고한 예는 다수 존재하지만, 시스템 수준에서 높은 성능을 구현한 경우는 극히 드문 현황이며, 국내에서는 거

□ 연구개요
가. 청정 수소 활용 비백금계 촉매 개발
1) 연료전지 기술은 친환경, 고효율 측면뿐만 아니라 에너지안보, 전력원 다양화 등을 통해 현재 및 미래의 에너지문제 해결에 큰 역할을 할 수 있음
2) 고분자전해질연료전지의 본격 상용화 시, 전극 촉매는 전체 스택 비용의 약 42%를 차지할 것으로 예측되기 때문에 고성능 저가 촉매의 개발은 상용화의 필수요소임
3) 현재 전극촉매 수준의 우수한 성능을 보고한 예는 다수 존재하지만, 시스템 수준에서 높은 성능을 구현한 경우는 극히 드문 현황이며, 국내에서는 거의 전무함
4) 비백금계 전극촉매 및 이와 직접 연계한 시스템 기술의 국산화는 수소∙연료전지 분야의 미래시장 선점을 위해서 반드시 지원이 필요한 분야임

□ 연구 목표대비 연구결과
가. 연구 목표
1) 수소연료전지의 가격 절감을 위한 비백금계 산소 환원반응 촉매의 합리적 설계연구
2) 자유로운 전이금속 및 리간드 조절을 위한 최적의 담지 조건 탐색
3) 최적의 배위 구조를 바탕으로 한 신개념 단원자 전이금속 촉매 대량 합성법 개발 및 시스템 수준의 연료전지 성능 구현
나. 연구 결과
1) 고온 열처리 전에 실리카 보호층을 도입하는 전략으로 신개념 단원자 전이금속 촉매 합성법 개발
2) 이종 원소가 포함된 전구체를 이용하여 리간드가 다양하게 조절된 촉매들을 합성하고, 질소와 황이 같이 있을 때 시너지 효과가 있음을 확인
3) 촉매 합성법 최적화를 통해 촉매 대량 합성법을 개발하고, 상용 백금 촉매 수준의 연료전지 성능 구현

□ 연구개발결과의 중요성
가. 연구개발 결과의 중요성
1) 온실가스 배출 감축에 대한 전 세계적 공감대가 형성된 현재, 화석에너지를 대체할 미래 에너지 기술을 선점하고 구축하는 것은 미래 에너지 시장을 공략을 위하여 필수적임
2) 현재 수소연료전지 기술은 미래 재생 에너지 기술로 유력하게 떠오르고 있지만 값비싼 귀금속 기반 촉매 사용으로 인하여 기존의 화석에너지에 비해 가격 경쟁력이 매우 뒤쳐지기 때문에 본 연구를 통하여 기존 귀금속 기반 촉매 재료를 대체할 수 있는 새로운 고성능 비백금계 촉매 설계의 원천 기술을 확보하게 된다면 미래 에너지 시장을 주도할 수 있는 발판을 마련할 수 있을 것으로 기대됨
3) 기존에 보고된 촉매들은 대량 합성의 제한으로 실험실 수준의 성능을 보여주는 사례가 대다수이나 본 연구는 최적화된 촉매의 대량 공정을 통한 시스템 수준의 성능 평가를 목표로 하고 있어, 실제 기술 적용을 통한 미래 시장 선점이 가능함
4) 원자 수준에서 촉매 활성을 이해할 수 있는 플랫폼을 구축함으로써 촉매 분야뿐만 아니라 화학, 나노재료 등 분야의 과학적 발전에도 기여할 수 있음

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (가) 최종연구목표 ... 4
• (나) 연구배경 ... 4
• (다) 본 연구개발의 필요성 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• (가) 전체연구전략 ... 7
• (나) 1차년도 (2017): 활성점을 자유롭게 조절할 수 있는 플랫폼 개발 ... 7
• (다) 2차년도 (2018): 촉매 구조 및 성능 평가를 통한 최적의 배위 구조 탐색 ... 10
• (라) 3차년도 (2019): 최적화된 촉매의 대량 생산에 용이한 합성법 개발 및 실제 수소연료전지 적용 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 14
• 4. 참고문헌 ... 15
• 5. 연구성과 ... 16
• 대표적 연구실적 ... 25
• 끝페이지 ... 40