초록 ▼

Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
○ 본 연구에서는 수소투과도를 낮추고 내구성을 높일 수 있는 강화복합 전해질막을 적용하고 고가의 이리듐 사용량을 낮출 수 있는 Zr₂ON₂ 지지체 Ir 담지촉매 및 Ir, Pt, Pd, Ni 금속이 혼합된 하이엔트로피 나노구조 촉매를 개발 적용하여 상용 소재 대비 높은 질량활성(1.2 A/mg Ir @1.6V, vs. 1.5/1.47)을 갖는 저가·고효율의 MEA를 개발하였음. 본 개발소재가 적용된 강화복합 MEA는 기존 상용 MEA대비해서 최소·

Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
○ 본 연구에서는 수소투과도를 낮추고 내구성을 높일 수 있는 강화복합 전해질막을 적용하고 고가의 이리듐 사용량을 낮출 수 있는 Zr₂ON₂ 지지체 Ir 담지촉매 및 Ir, Pt, Pd, Ni 금속이 혼합된 하이엔트로피 나노구조 촉매를 개발 적용하여 상용 소재 대비 높은 질량활성(1.2 A/mg Ir @1.6V, vs. 1.5/1.47)을 갖는 저가·고효율의 MEA를 개발하였음. 본 개발소재가 적용된 강화복합 MEA는 기존 상용 MEA대비해서 최소·최대부하변동에 따른 전압응답성이 9.15%/초로 빠르고 전압변동 내구 가속평가에서도 1.0% 이내의 열화율을 갖는 고내구성을 보임. 단, 0.5 mg/cm² 이하의 이리듐 로딩 조건에서는 열화가 15.5% 이상으로 커지는 것을 확인하였음.
○ 강화복합 과불소계 전해질막 제작 조건을 확립하였으며, 요구하는 기계적 물성을 PTFE지지체와 PFSA계면 결착력 강화 처리를 통해 달성할 수 있었음. CeOx 1.7 wt%를 폴리도파민 코팅과 함께 도입하여 PTFE지지체와 PFSA이오노머 간 계면 결착력 향상을 도모하였으며, 유사한 두께에서도 PTFE지지체에 의한 성능 보상이 없는 N212수준과 유사한 성능을 확보하였음. (0.090 vs. 0.080 ohm cm²)
○ 후속연구로 수소 저투과 조건을 만족할 수 있는 막전극접합체의 계면 설계가 요구되고 Zr₂ON₂ 이상의 내구성을 갖는 티타늄/비스무스/주석 산화물 등과 같은 고안전성 담지체 스크리닝이 요구되며, 기체차단특성이 우수한 탄화수소계 신규 블록 공중합체 전해질 강화복합화 및 이오노머 영향으 배제할 수 있는 계면 정합성 향상에 대한 후속 연구가 필요함. 위 개선을 통해 저부하에서의 수소투과 차단을 높여 차압운전 시 농도구배에 대한 열화 이슈를 해결할 수 있으며, 시스템 안전성 및 전류효율의 개선을 통해 재생에너지와의 연계 시 넓은 운전범위에서의 수전해 셀의 이용률을 보다 안정적이고 효율적으로 극대화시킬 수 있을 것으로 기대됨.

(출처 : 요 약 문 9p)

Abstract ▼

Ⅳ. Result and Recommendations
The developed in house MEAs showed high kinetic efficiency with lower loading of Ir catalyst higher operating current density condition. The improvement on the reinforced ion exchanged MEA made by the significant interaction between electrodes and membrane. However,

Ⅳ. Result and Recommendations
The developed in house MEAs showed high kinetic efficiency with lower loading of Ir catalyst higher operating current density condition. The improvement on the reinforced ion exchanged MEA made by the significant interaction between electrodes and membrane. However, we believe that the further improvement on the durability would be required on the design of polymer electrolyte membranes's properties, and thus improve the economics of water electrolyzer.

(source: SUMMARY 10p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 요 약 문 ... 5
• SUMMARY ... 10
• CONTENTS ... 11
• 목차 ... 12
• 그림목차 ... 14
• 표목차 ... 15
• 제 1 장 서 론 ... 17
• 제 1 절 기술의 개요 ... 17
• 제 2 절 기술개발의 필요성 및 타당성 ... 21
• 1. 기술적 측면 ... 21
• 2. 경제·산업적 측면 ... 23
• 3. 정책/공공·인프라 측면 ... 25
• 제 2 장 연구 개발 목표 및 추진 내용 ... 27
• 제 1 절 최종 목표 ... 27
• 1. 핵심기술별 연구내용 및 개발목표 ... 27
• 2. 평가방법: 1차년도(최종) ... 28
• 제 2 절 연구개발 추진 전략 및 체계 ... 30
• 1. SWOT분석 ... 30
• 2. 연구팀의 구성 ... 30
• 3. 수행방안 ... 33
• 제 3 장 핵심 기술별 연구 결과 ... 35
• 제 1 절 PEM수전해 막-전극접합체 설계 ... 35
• 1. 현 산업계 수준 막-전극 접합체 성능/내구성 스크리닝 (두기수 선임연구원) ... 35
• 2. 전극-확산층 계면 설계 (두기수 선임연구원) ... 37
• 3. 탄화수소계 MEA의 성능 향상 기술개발 (김상경 책임연구원) ... 39
• 참 고 문 헌 ... 40
• 제 2 절 고성능 이리듐 저감형 산소발생 담지 촉매 설계 ... 41
• 1. 이리듐 저감형 산소발생반응 담지촉매 설계 (이창수선임) ... 41
• 2. 하이엔트로피 합금 입자 합성 기술 개발(박지찬 책임연구원) ... 44
• 참 고 문 헌 ... 49
• 제 3 절 강화복합 수전해 고분자 전해질막 설계 ... 50
• 1. 고이온전도성 불소계 강화복합 전해질막 개발(박현정 선임연구원) ... 50
• 2. 페닐렌형 신규 블록공중합체 합성을 위한 구조 설계(신동원 책임연구원) ... 53
• 참 고 문 헌 ... 56
• 제 4 장 결 론 ... 57
• 참고문헌 ... 61
• 끝페이지 ... 62