초록 ▼

본 과제를 통해 생산한 연구결과를 요약하면 다음과 같음.
(1) 알칼라인 수전해 핵심 소재 원천기술 개발
○ 수전해 HER/OER Single-step 합성 전극개발
- Proprietary 도금조의 구성을 통해 수직배향 기공을 갖는 다공성 Ni-Zn-Fe(Co) 전극, PVD스퍼터링 방법을 적용한 NiAl전극을 적용하여 알칼라인 수전해 셀을 구성하였고, 운전전류밀도 400mA/cm²에서 단일셀 효율 85%(HHV) 달성하였음. 더불어 산염피막처리를 통하여 활성촉매의 용출을 늦춰 on/off

본 과제를 통해 생산한 연구결과를 요약하면 다음과 같음.
(1) 알칼라인 수전해 핵심 소재 원천기술 개발
○ 수전해 HER/OER Single-step 합성 전극개발
- Proprietary 도금조의 구성을 통해 수직배향 기공을 갖는 다공성 Ni-Zn-Fe(Co) 전극, PVD스퍼터링 방법을 적용한 NiAl전극을 적용하여 알칼라인 수전해 셀을 구성하였고, 운전전류밀도 400mA/cm²에서 단일셀 효율 85%(HHV) 달성하였음. 더불어 산염피막처리를 통하여 활성촉매의 용출을 늦춰 on/off 운전 시 전극 내구성을 향상시킴.
- 수열합성법을 이용한 OER용 판상형 수산화물 Ni-Fe 합금전극 개발
- 귀금속 대체용 포스파이드계 전이금속 촉매 소재 개발
○ 수전해 셀 부식을 억제하고 전극활성을 증대시키기 위한 복잡 구조 형태의 전극 기판 표면상 고균일도 Ni 도금 기술 개발
- 니켈 도금막과 기판의 계면 밀착력 개선을 위한 전처리 조건 확립
- 직경 300 mm 전극용 도금장비 설계 및 개발
- 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.
○ 멤브레인(분리막/ 음이온교환막) 합성 및 평가
- 상용막 수준 이상의 액체 KOH전해질에 대한 저항 최소화 및 수소/산소 가스혼합을 억제하는 무기 복합 다공성 분리막을 개발하였고, 방향족 이미다졸 관능기를 측쇄로 도입한 아릴린계 음이온교환 전해질막 합성에 성공함.
(2) 고효율 알칼라인 수전해 단위스택 개발
- 수소발생량 2 Nm³/h급 알칼라인 수전해 단위스택을 개발하여 80℃, 2.8기압, 운전전류밀도 0.4 A/cm² 조건에서 82%(HHV)이상의 효율을 달성함.
- 운전온도 62~75℃범위에서 on/off 100회 반복운전을 포함하는 1,000 시간 내구평가 결과 82%의 효율을 잘 유지하는 것을 확인함.
- 개발된 단위스택에는 자체 개발된 NiFe-LDH 산소발생 전극과 NiAl스퍼터링 수소발생 전극이 각 20셀이 적용됨.
- 발생한 수소농도 분석 결과 산소 1.15%가 불순물로 포함되어, 99.85%(cmol/mol)를 Gas-MS(MAT271)분석을 통해 확인하였음.

(출처 : 보고서 요약서 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 5
• 목차 ... 8
• 1. 연구개발 목표 및 평가주안점별 성과 ... 9
• 1-1. 연구개발 목표 ... 9
• 1-2. 평가주안점별 성과 ... 9
• 1-3. (해당 시) 연구개발 목표 및 주요내용 변경사항 ... 10
• 1-4. 선정/단계/연차점검의견 ... 10
• 2. 추진내용 및 연구개발결과 ... 12
• 2-1. 추진내용 및 연구개발결과 ... 12
• 2-2. 추진 일정 실적 ... 82
• 3. 연구 개발 결과의 활용 방안 ... 84
• 4. 당초 연구계획 대비 주요 변경사항 ... 86
• 끝페이지 ... 88