초록 ▼

□ 연구개발 목표
○ 본 연구는 액상유기수소운반체(LOHC)의 전기화학적 수소 생산/저장을 이용하여 상온에서 이산화탄소 배출이 없고 연료의 재사용이 가능한 새로운 개념의 고효율 친환경 연료전지 시스템을 개발하는 것을 목적으로 함
- 수소화/탈수소화 전위가 제어된 고효율/고안정성의 LOHC 물질 및 수용액에서 사용 가능한 LOHC 설계와 경제적 제조 방법 개발
- LOHC의 전기화학적 수소화/탈수소화를 위한 고효율 금속 나노촉매 개발
- LOHC의 전기화학적 산화를 통해 전력 생산이 가능한 연료전지 시스템 개발<

□ 연구개발 목표
○ 본 연구는 액상유기수소운반체(LOHC)의 전기화학적 수소 생산/저장을 이용하여 상온에서 이산화탄소 배출이 없고 연료의 재사용이 가능한 새로운 개념의 고효율 친환경 연료전지 시스템을 개발하는 것을 목적으로 함
- 수소화/탈수소화 전위가 제어된 고효율/고안정성의 LOHC 물질 및 수용액에서 사용 가능한 LOHC 설계와 경제적 제조 방법 개발
- LOHC의 전기화학적 수소화/탈수소화를 위한 고효율 금속 나노촉매 개발
- LOHC의 전기화학적 산화를 통해 전력 생산이 가능한 연료전지 시스템 개발
- 수소 생산 후 만들어지는 생성물의 재사용을 위해 수용액상의 수소이온을 이용한 LOHC의 전기화학적 수소화 시스템 개발

□ 연구개발 내용
○ 전기화학적 수소화/탈수소화가 용이한 고안정성의 5.5 wt% H₂ 이상의 수소저장 용량을 가지는 새로운 LOHC 물질을 설계 및 제조하고 고효율 금속 나노촉매를 도입해서 LOHC를 기반으로 한 이산화탄소 배출이 없고 재사용이 가능한 새로운 연료전지 시스템을 개발
1. 수소화/탈수소화를 위한 산화/환원 전위가 제어된 고효율 및 고안정성의 LOHC 제조
- 다양한 전자주개/받개를 치환하여 탈수소화/수소화반응의 산화/환원 준위 변화 분석과 실제 반응 분석을 통한 치환효과 분석
- 수용액으로부터 전기화학적으로 수소를 생산하기 위해 수용액에서 20g/L 이상의 용해도가 높은 LOHC 물질의 개발
- 전기 화학 셀의 효율성을 높이기 위한 표준환원전위가 낮은 LOHC 물질의 개발
- 개발된 물질의 합성 방법 최적화를 통한 경제적인 합성 방법 개발
2. LOHC의 전기화학적 수소화/탈수소화를 위한 고효율 금속 나노촉매 개발
- LOHC의 탈수소화를 위한 Pd기반 금속 나노촉매 개발 (Pd@Pt, Pd@AuPt, Pd@PdCe, Pd@PdEu)
- LOHC의 수소화를 위한 황화물 나노촉매 개발 (CuS, NiCuS, AuCuS)
- 제조된 금속 나노촉매의 전기화학 반응성 연구
3. LOHC의 전기화학적 산화를 이용해 전력 생산이 가능한 연료전지 시스템 개발
- LOHC의 전기화학적 분석을 위한 시스템 확립 (반쪽전지, 전해전지 분석 시스템)
- LOHC의 분자구조, 작용기 그리고 전극 물질(촉매)에 따른 기초적인 전기화학적 거동 분석
- LOHC기반 직접액체 연료전지 개발 (개방회로전압 0.976 V, 최대전력밀도 16.9 mW/cm²)

□ 활용계획 및 기대효과(응용분야 및 활용범위 포함)
○ 응용 및 범위
- 열을 사용하지 않기 때문에 안전성이 중요한 자동차 또는 모바일 기기용 수소에너지 원으로 활용 가능
- 이산화탄소 배출이 전혀 없는 친환경 연료전지로 활용 가능
- 제조된 금속 나노촉매는 LOHC 시스템 외에 과산화수소, 암모니아 등 다양한 수소 사용 반응에 촉매로 활용 가능
○ 기대효과
- 새로운 유기화합물 설계 및 합성으로 학문적 가치 향상
- 새로운 전기화학 수소화/탈수소화 반응의 발견, 분석으로 학문적 가치 향상
- 새로운 LOHC 활용 시스템의 개발로 수소에너지 생산, 저장, 및 운송분야의 산업적 저변 확대
- 경제적이고 친환경적인 연료전지 제조기술 생산기술 확보를 통해 차세대 산업 활성화

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 6
• Ⅰ. 전 단계 연구개발 실적 ... 7
• 1. 연구개발 목표 및 평가항목별 성과 ... 7
• 2. 추진내용 및 연구개발결과 ... 11
• Ⅱ. 차기단계 연구개발 계획 ... 28
• 1. 연구개발 목표 및 평가항목 ... 28
• 2. 연구개발 내용, 방법, 추진체계 및 일정 ... 29
• 3. 참여인력 계획 ... 32
• 4. 연구개발비 집행계획 ... 33
• 5. 연구에 활용 예정인 주요 장비 현황 ... 37
• 7. 연구개발 성과의 활용방안 및 기대효과 ... 37
• Ⅲ. 당초 연구계획 대비 주요 변경사항 ... 40
• 1. 전 단계 실적 부분 ... 40
• 2. 차기 단계 계획 부분 ... 41
• 끝페이지 ... 42