초록 ▼

□ 연구개요
- 알칼라인 수전해 장치는 현존하는 다양한 수전해 기술 중 가장 상용화에 근접해 있는 기술이며 정부의 수소 산업 활성화 정책을 통해 수소 수요가 급증하게 되면 시장이 크게 열릴 것으로 기대되는 기술
- 귀금속 촉매가 아닌 저가 촉매를 사용, 경제성 우수, 기술 성숙도 높음
- 격막 방식의 알칼라인 수전해는 기체의 cross-over가 심함, 가압 운전이 어려움, 효율 낮음, 수산화기에 의한 재료 부식 등 전류 밀도를 높이는 데는 한계가 있음
- 알칼라인 수전해 셀의 전해액의 농도를 일정하게 유지,

□ 연구개요
- 알칼라인 수전해 장치는 현존하는 다양한 수전해 기술 중 가장 상용화에 근접해 있는 기술이며 정부의 수소 산업 활성화 정책을 통해 수소 수요가 급증하게 되면 시장이 크게 열릴 것으로 기대되는 기술
- 귀금속 촉매가 아닌 저가 촉매를 사용, 경제성 우수, 기술 성숙도 높음
- 격막 방식의 알칼라인 수전해는 기체의 cross-over가 심함, 가압 운전이 어려움, 효율 낮음, 수산화기에 의한 재료 부식 등 전류 밀도를 높이는 데는 한계가 있음
- 알칼라인 수전해 셀의 전해액의 농도를 일정하게 유지, 가스 배출 용이하도록 해야함
- 전해액의 공급과 생성된 수소/산소 가스의 원활한 물질 전달 최적화가 매우 중요
- Sequeira에 따르면, 표면 탈리는 전극 표면의 표면 장력과 접촉각에 의해 결정됨
- Gillespie은 물질 전달 기구의 최적화를 통해 전류 밀도를 상향할 수 있음을 보고
- 기존의 다상유동은 주로 전극 표면으로부터 미세기포의 성장 연구에 초점이 맞추어져 있고 탈리 이후의 이송 및 합성 기구에 대한 연구는 미흡함
- 따라서 미세기포의 탈리 이후 이송 및 합성 기구에 대한 연구를 위해 미세기포의 가시화 결과를 이용한 미세기포 수송 메커니즘 분석 및 원리 규명을 위한 연구 필요

□ 연구 목표대비 연구결과
* 1차년도
- 알칼라인 셀, MFM 유량계, DAQ 장비 및 프로그램 선정 완료
- 알칼라인 수전해 장비 결합, 구축 및 스테이션 구축 완료
- 기초 성능 평가 장치 구축 완료
- 알칼라인 수전해 셀의 기초 성능 평가 완료
* 2차년도
- 미세기포 가시화 장치 구축 및 테스트 완료
- 수전해 셀의 전기화학 반응에 의한 수소 기포의 거동을 통한 기포 성장과 결합 관측 완료
- 전류, 전압, 운전 온도, 수소발생량 상관관계 확인
- 최종적으로 수전해 셀의 전기화학 반응 중 채널 가시화 기초 실험 완료
* 3차년도
- 운전 온도에 따른 미세기포 생성/성장 가시화 완료
- 운전 전압 변화에 따른 버블 수송 가시화
- 운전 온도 및 전압이 미세기포의 탈리 및 탈리 이후 이송 및 합성에 관여
- 미세기포 이송 및 합성에 유리한 조건이 알칼라인 수전해 성능에 유리
- 미세기포 이송 및 합성과 수전해 성능의 상관관계 도출.
- 가시화 결과를 이용한 미세기포 수송 메커니즘 분석 및 원리 규명 완료

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
고효율/고신뢰도 알칼라인 수전해 시스템을 통한 저비용 수소충전소 시스템에 적용
재생에너지 잉여 전력 대용량 저장시스템 적용 및 저비용 수소 제조
고효율/고신뢰도 수소 생산 시스템 개발
신재생에너지 확대 보급 촉진
에너지 활용 다변화 및 에너지 자립
Green hydrogen(친환경 수소) 제조 촉진을 통한 수소 사회 진입의 국민 정서 완화
수소 경제 확대에 따른 대기오염 문제 해결

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 23