연구보고서
| 보고서명 | 2021년도 기본연구 연차보고서 |
| 연구책임자 | 윤기로 |
| 발행년도 | 2021 |
| 내 용 | (i) 기능성 복합 나노입자 산화방지제 개발 - 일반적인 입자형태의 산화방지제 (대표적으로 CeO2를 사용)는 이오노머 용매 내에서 가라앉거나 뭉치기 때문에 제막이 어렵거나, 제막이 되더라도 계면에서 크랙(crack)을 형성하여 구동 중 기계적 강도를 크게 저하시키거나 수소이온 전도도를 크게 떨어트림. - 극성이 높은 이오노머 용액 내에 나노입자형 산화방지제를 잘 분산시키기 위하여, 표면에 기능성 유/무기 리간드를 치환하거나 표면을 개질하여 고분산성 나노입자 형태의 산화방지제를 도입하고자 함. - 단순히 분산성을 높여줄 뿐만 아니라, 저습 구동 조건 하에서도 고성능을 유지하기 위하여 높은 흡습성 (hygroscopicity)을 가지는 소재를 선정하여, 화학적 내구성뿐만 아니라 불순물이 첨가되었어도 성능저하가 적은 산화방지제를 개발하고자 함. (ii) 전해질막 보호층 도입을 통한 선택적 분자 통과 - 연료전지 구동시 전해질막은 반복적인 이오노머의 수축/팽창을 통한 기계적 내구도 약화, 저습환경에서의 불균일한 전해질 젖음으로 인한 물 통로(water channel) 감소, 수소기체 투과로 발생하는 산화성 라디컬의 공격 등 연료전지의 성능 및 내구도를 저하시키는 요인이 발생할 수 있음. - 전해질막 표면에 코팅하여 원활한 물 및 수소이온의 투과는 돕고, 연료기체의 통과를 차단 및 산화방지제의 유실 또한 막을 수 있는 전해질 표면 보호층을 도입하여 연료전지의 내구도를 크게 개선시키고자 함. - 보호층 도입 후 성능저하가 발생하지 않도록 원자 두께의 전도성 소재를 선정, 정교한 기공사이즈 제어 및 분포를 제어하여 전극층에 발생할 수 있는 여러 가지 저항을 최소화 하고자 함. (iii) 고강도, 고내구성, 양친성 섬유기반 지지체 개발 - 상용 테플론 기반 지지체의 극 소수성(hydrophobic) 표면으로 인하여 친수성(hydrophilic)인 이오노머가 조밀하게 함침되지 않거나, 내부의 기공을 만드는 등의 문제점이 존재함. 뿐만 아니라, 전해질막 내의 산화방지제가 연료전지 구동 중 유실되어 시간이 지남에 따라 전해질막 내구도가 저하되는 문제가 존재함. - 이종 고분자를 활용하여 소수성을 일부 완화하면서도 산화방지제의 고정을 도와줄 수 있는 지지체 복합소재를 선정, 이종 고분자의 활용에 따른 이오노머의 분포나 상 분리(phase separation) 거동 등 계산과학을 통하여 예측하고 실제 단위전지 내에서의 특성과 결부시켜 최적화를 진행 예정하고자 함. - 본 연구팀에서 보유한 용융방사, 전기방사 등 다양한 섬유소재 합성기술을 활용하여 섬유 두께 및 기공도가 최적화된 섬유지지체를 개발, 자발적 이오노머 함침을 유도하고 이오노머와 다종 고분자 사슬간의 공유결합을 통한 이오노머의 균일한 함침 및 기계적 내구도가 크게 개선된 강화복합막을 제작하고자 함. (iv) 연구성과 보고 및 상용화 기술이전 - 향후 연구결과에 대한 논문 출판 및 원천 기술에 대한 특허 출원을 진행할 예정임. - 국내 연료전지 스택개발 업체 등 기업과 연계를 통한 실제 환경에서의 실증평가 및 기술이전을 통한 국내기술 상용화에 기여하고자 함. |
| 접수일 | 2023-01-10 |
| 첨부파일 |
논문자료 문의는 아래의 담당자에게 문의주세요.
담당부서 : 총무운영실
(실무담당자) 김선미
아래그림의 글자를 입력하세요.
| 구분 | 내용 |
|---|---|
    |
|
|
이 웹 사이트는 개인정보
보호를 위해 전화번호 추출을
금지하고 있습니다.
