초록 ▼

□ 연구개요
◈ 최종목표 : 친환경 공정 (펄스 레이저)를 활용한 고효율/고내구성* 수소생성 촉매 소재 개발
* 2전극 Full-cell 과전압 320 mV 이하 (@ 100 mAcm^-2), 일전전압하 100 mA 전류밀도 발생 100h 이상운전시 ± 15% 전류밀도변화 유지
▷ 세부목표1: 친환경 공정(펄스 레이저)을 활용한 수전해 촉매용 탄소 나노구조체 설계 기술 개발
▷ 세부목표2: 고효율 수전해 촉매제작을 위한 탄소 나노구조체의 구조 및 화학적 제어기술 개발
▷ 세부목표3: 원자

□ 연구개요
◈ 최종목표 : 친환경 공정 (펄스 레이저)를 활용한 고효율/고내구성* 수소생성 촉매 소재 개발
* 2전극 Full-cell 과전압 320 mV 이하 (@ 100 mAcm^-2), 일전전압하 100 mA 전류밀도 발생 100h 이상운전시 ± 15% 전류밀도변화 유지
▷ 세부목표1: 친환경 공정(펄스 레이저)을 활용한 수전해 촉매용 탄소 나노구조체 설계 기술 개발
▷ 세부목표2: 고효율 수전해 촉매제작을 위한 탄소 나노구조체의 구조 및 화학적 제어기술 개발
▷ 세부목표3: 원자단위 모델링 및 시뮬레이션을 통한 고효율 촉매 소재 설계 및 나노구조체의 수전해 반응 메커니즘 규명

□ 연구 목표대비 연구결과
◈ 정성적 성과
▷ 펄스 레이저를 활용한 탄소 나노구조체의 구조 및 화학적 제어 공정기술 확립
▷ 펄스 레이저를 활용한 탄소기반 저비용/고효율 수전해 촉매 제조기술 개발
▷ 탄소기반 수전해 촉매 소재 설계 및 수전해 반응 메커니즘 분석 및 확립

◈ 목표대비 연구개발 결과
설정목표
· 촉매 과전압 @ 10 mAcm^-2 , 1 M KOH
→ 음극 < 60 mV, 양극< 320 mV
· Tafel Slope
→ 음극 <50 mv dec^-1,양극< 50 mV dec-^-1
· Turn over frequency
→ 음극 >0.30 s^-1, 양극> 0.30 s^-1
· Chronoampherometry@10 mAcm^-2 in 1 M KOH
→ 초기전류 대비 변화< 15%

개발성과
· 촉매 과전압 @ 10 mAcm^-2 , 1 M KOH
→ 음극 < 55 mV, 양극 < 290 mV
· Tafel Slope
→ 음극<30.1mV dec^-1,양극<20.3 mV dec^-1
· Turn over frequency
→ 양극> 0.11 s^-1, 양극> 0.04 s^-1
· Chronoampherometry@10 mAcm^-2 in 1 M KOH
→ 초기전류 대비 변화< 5%

설정목표
· 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 공정 조건에 따른 탄소 나노구조체 핵심 설계 원리 도출 및 수전해 메커니즘 분석

개발성과
· 컴퓨터 시뮬레이션 활용한 펄스레이저-탄소나노소재간의 형상 제어, 핵심 설계원리 및 수전해 메커니즘 확립

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
◈ 연구성과의 기술적 파급효과
▷ 본 연구개발 성과로써 세계 최초로 친환경 물리 공정기술 기반 (펄스 레이저)을 활용한 저비용/ 고효율 촉매소재의 구현이 가능함
▷ 현재까지 밝혀지지 않은 펄스 레이저를 이용한 고 기능성 탄소 나노구조체 제작에 대한 명확한 설계 개념 (공정 road-map)을 세계최초로 제시함.
▷ 수소생산 촉매 (전기화학 촉매) 분야 뿐만 아니라 탄소소재를 활용한 2차 전지, 태양전지, 연료전지, 고민감도 센서, 에너지 하베스팅 등 광범위적으로 적용할 수 있는 원천기술을 확보함.

◈ 연구성과의 경제·사회적 파급효과
▷ 수소생산 촉매 단가 70% 이상 저감 및 수소생산 촉매 생산시간 80% 이상 저감 가능

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• ◈ 연구개발 목적 ... 4
• ◈ 기술적 필요성 ... 4
• ◈ 정책적 필요성 ... 5
• ◈ 연구가설 ... 5
• ◈ 연구가설 도출 근거 ... 5
• ◈ 연구의 범위 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• (1차년도) ... 6
• (2차년도) ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• 1) 정성적 연구개발성과 ... 7
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• ◈ 연구 성과의 기술적 파급효과 ... 16
• ◈ 연구 성과의 경제·사회적 파급효과 ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 16
• ◈ 기업화 ... 16
• ◈ 추가연구 ... 17
• ◈ 기술이전 ... 17
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 18
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 20
• 끝페이지 ... 37