초록 ▼

□ 연구개요
개질 수소 연료에 대한 수요가 늘어나고 있으며 그중 암모니아를 연료로 한 중온 프로톤 세라믹 연료전지를 플랫폼으로 한 연구이다. 위 연구는 암모니아를 활용하기 위한 적절한 촉매 선정과 처리방식 및 효과적인 멀티레이어 구조를 구현함으로써 암모니아 연료를 활용하기 위한 구조를 구현하는데 성공하였으며 최종적인 목표인 600℃에서 740mW/cm2을 달성하며 적절한 구조를 구현하였음을 입증한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
● 최종목표 :
1. 암모니아 직접 주입형 고성능 고안정성 프로톤 세라믹 연료

□ 연구개요
개질 수소 연료에 대한 수요가 늘어나고 있으며 그중 암모니아를 연료로 한 중온 프로톤 세라믹 연료전지를 플랫폼으로 한 연구이다. 위 연구는 암모니아를 활용하기 위한 적절한 촉매 선정과 처리방식 및 효과적인 멀티레이어 구조를 구현함으로써 암모니아 연료를 활용하기 위한 구조를 구현하는데 성공하였으며 최종적인 목표인 600℃에서 740mW/cm2을 달성하며 적절한 구조를 구현하였음을 입증한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
● 최종목표 :
1. 암모니아 직접 주입형 고성능 고안정성 프로톤 세라믹 연료전지(600도 미만에서 최대출력밀도 > 700 mW/cm2, 100시간 구동 후 성능 감소 1% 이내) - 600℃에서 PPD 740mW/cm2 달성, 내구도 1% 이내
2. 암모니아 직접주입 MEA 핵심원천기술 개발을 통해 주택/건물용 연료전지의 세계적 기술 경쟁력 확보 – ALD, 잉크젯 프린팅을 통한 박막 멀티레이어 구조 PCFC 구현
● 세부내용 :
1. 암모니아 내부개질 촉매 후보소재 탐색 및 물질특성 평가 – Pd 촉매 코팅을 통한 암모니아 내부 개질 전극 구조 구현
2. 최적 암모니아 개질촉매 기반 복합촉매 연료극 나노구조체 및 공기극 최적구조 탐색 –ALD를 통한 porous한 전극 내부 침투를 통한 전극 전면 코팅 구조 구현
3. 이온전도 극대화를 위한 멀티레이어 박막 전해질 제조공정기술 개발 – 잉크젯 프린팅을 통한 비진공 초박막 전해질 구현
4. 연료극-전해질-공기극 다층나노구조 기반 최적 프로톤 세라믹 막전극접합체(MEA) 설계방안 제시 – 전극/전해질간 보호층 코팅을 통하여 안정적인 멀티레이어 구조 구현 성공
5. 스케일업 및 스택킹을 고려한 대면적 암모니아 프로톤 세라믹 연료전지 제조공정 개발 – 대면적 잉크젯 프린팅을 통하여 active area 5x5 cm2 pcfc cell 구현
6. 암모니아 프로톤 세라믹 연료전지 평가 및 암모니아 연료전지 반응 메커니즘 분석 – 암모니아 환경 성능 평가 및 GC장비를 활용한

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 탄소 중립 및 수소에 대한 수요가 증가함에 따라 이를 활용할 수 있는 프로톤 세라믹 연료전지라는 기술의 접목을 통한 중온 연료전지의 가능성을 제시함.
- 개질 수소 연료 중 암모니아 연료 활용 방식 중 하나로 차세대 에너지원의 활용 플랫폼에 대한 하나의 방안을 제시
- ALD 및 잉크젯을 통한 나노~마이크로 스케일의 초박막 구현을 통한 스케일에 구애받지 않는 높은 퀄리티의 박막 생성 기술을 제시함
- 멀티레이어 구조 PCFC의 대면적화를 통한 고용량 단전지 및 PCFC 스택화에 대한 가능성 제시

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 8
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 8
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 10
• 3) 목표 달성 수준 ... 10
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 10
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 10
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 11
• 6. 자체점검표 ... 11
• 7. 참고문헌 ... 11
• 끝페이지 ... 23