일체형가역연료전지
제 1연구실
[ 일체형가역연료전지 ]
고효율(50% 이상) 고출력(3kW급) URFC 핵심소재 및 소택 기술을 개발합니다.
고효율 URFC
핵심소재 및 스택 기술 개발
① 분리막 및 스택 : 유무기 복합 강화분리막 및 URFC 스택설계 핵심 기술 개발 |
② MEA : 계면특성이 우수한 MEA 핵심 기술 개발 |
③ BP : 메탈/카본 컴포지트 바이폴라 플레이트 핵심 기술 개발 |
④ 촉매 : URFC용 OER/ORR 양기능성 촉매 대량 제조 핵심 기술 개발 |
1단계 (랩스케일)
스택 : 단위 셀스택 설계 및 제작 및 운전조건 최적화
MEA : 신규 바인더 설계 및 MEA 구조 설계
촉매 : ORR: E1/2 0.68 V, OER 과전압 420 mV @10 mA/cm²
BP : Pb/C 물질 설계 및 합성, 유체 흐름 설계
분리막 : 막저항 : 4Ω cm², 치수안정성 : 20% 이하
MEA : 신규 바인더 설계 및 MEA 구조 설계
촉매 : ORR: E1/2 0.68 V, OER 과전압 420 mV @10 mA/cm²
BP : Pb/C 물질 설계 및 합성, 유체 흐름 설계
분리막 : 막저항 : 4Ω cm², 치수안정성 : 20% 이하
스택 : 미니 셀스택 모듈 설계 및 운전 조건 최적화
MEA : 계면접착성이 우수한 MEA 제조 및 시험 평가
촉매 : ORR: E1/2 0.70 V, OER 과전압 380 mV @10 mA/cm²
BP : Pb/C 복합 BP 제조 및 성능 평가, 유체 흐름 전산모사
분리막 : 기계적 강도 : 10 MPa 이상, 투과도 : 4x10-6 cm²/min
MEA : 계면접착성이 우수한 MEA 제조 및 시험 평가
촉매 : ORR: E1/2 0.70 V, OER 과전압 380 mV @10 mA/cm²
BP : Pb/C 복합 BP 제조 및 성능 평가, 유체 흐름 전산모사
분리막 : 기계적 강도 : 10 MPa 이상, 투과도 : 4x10-6 cm²/min
스택 : 셀스택 모듈 설계 제작 및 운전 조건 최적화
MEA : 100 Cycle↑
촉매 : ORR E1/2 20% 감소↓@ 1000 cyclesOER: 20% 감소↓@ 1000 cycles
BP : Pb/C 복합 BP 완성 유체 흐름 최적화
분리막 : 막저항 : 3.5Ωcm² 치수안정성 : 18%↓ 기계적 강도: 12 MPa↑ 투과도 : 3.5x10-6 cm²/min
MEA : 100 Cycle↑
촉매 : ORR E1/2 20% 감소↓@ 1000 cyclesOER: 20% 감소↓@ 1000 cycles
BP : Pb/C 복합 BP 완성 유체 흐름 최적화
분리막 : 막저항 : 3.5Ωcm² 치수안정성 : 18%↓ 기계적 강도: 12 MPa↑ 투과도 : 3.5x10-6 cm²/min
2단계 (파일럿 스케일)
스택 : 3kW 스택 설계 및 제작
MEA : 파일럿 스케일 MEA 설계 및 제조 (촉매 탈리억제 기술)
촉매 : 입자크기 <10nm,-ORR:E1/2 0.73 V, OER 과전압 340 mV @10 mA/cm²
BP : 메탈/카본 컴포지트 BP 제조 파일럿 스케일 공정 설계
분리막 : 막저항 : 3Ω cm², 치수안정성: 18% 이하
MEA : 파일럿 스케일 MEA 설계 및 제조 (촉매 탈리억제 기술)
촉매 : 입자크기 <10nm,-ORR:E1/2 0.73 V, OER 과전압 340 mV @10 mA/cm²
BP : 메탈/카본 컴포지트 BP 제조 파일럿 스케일 공정 설계
분리막 : 막저항 : 3Ω cm², 치수안정성: 18% 이하
스택 : 3 kW 스택 수정 설계 및 운전
MEA : 파일럿 스케일 MEA 제조 조건 및 운용 조건 최적화
촉매 : BET > 10 m2/g, ORR: E1/2 0.75 V, OER 과전압 290 mV @10 mA/cm²
BP : 파일럿 스케일 BP 특성 평가(전도도/투과도/내구성)
분리막 : 기기계적 강도 : 14 MPa 이상, 투과도 : 3x10-6 cm²/min
MEA : 파일럿 스케일 MEA 제조 조건 및 운용 조건 최적화
촉매 : BET > 10 m2/g, ORR: E1/2 0.75 V, OER 과전압 290 mV @10 mA/cm²
BP : 파일럿 스케일 BP 특성 평가(전도도/투과도/내구성)
분리막 : 기기계적 강도 : 14 MPa 이상, 투과도 : 3x10-6 cm²/min
스택 : 3 kW 스택 완성 및 100 cycle 이상 달성
MEA : 파일럿 스케일 500 Cycle↑
촉매 : 담지율 50% 이상 ORR E1/2 10% 감소 @ 1000 cycles OER: 10% 감소 @ 1000 cycles
BP : 파일럿 스케일 BP 생산공정 최적화
분리막 : 막저항: 2.5Ωcm² 치수안정성 : 14%↓ 기계적 강도 : 16 MPa↑ 투과도 : 2.5x10-6 cm²/min
MEA : 파일럿 스케일 500 Cycle↑
촉매 : 담지율 50% 이상 ORR E1/2 10% 감소 @ 1000 cycles OER: 10% 감소 @ 1000 cycles
BP : 파일럿 스케일 BP 생산공정 최적화
분리막 : 막저항: 2.5Ωcm² 치수안정성 : 14%↓ 기계적 강도 : 16 MPa↑ 투과도 : 2.5x10-6 cm²/min
3단계 (대량생산/대면적)
스택 : 3kW 직렬 스택 시스템 설계 및 운전
MEA : 대면적 MEA 제조 조건 최적화 및 운용 조건 최적화
촉매 : PEMFC : 720 mV @ 0.5 A/cm², PEMWE : 1.58 V @ 0.5 A/cm²
BP : 대량 생산 BP 제조 공정 최적화 (온도, 압력, 내구)
분리막 : 막저항 : 2Ω cm², 치수안정성 : 14% 이하
MEA : 대면적 MEA 제조 조건 최적화 및 운용 조건 최적화
촉매 : PEMFC : 720 mV @ 0.5 A/cm², PEMWE : 1.58 V @ 0.5 A/cm²
BP : 대량 생산 BP 제조 공정 최적화 (온도, 압력, 내구)
분리막 : 막저항 : 2Ω cm², 치수안정성 : 14% 이하
스택 : 3kW 직렬 스택 시스템 수정 설계 및 문전 조건 최적화
MEA : 대면적 MEA 제조 품질 관리 조건 최적화
촉매 : PEMFC: 760 mV @ 0.5 A/cm², PEMWE: 1.51 V @ 0.5 A/cm²
BP : 대량생산 BP 부식성능 (10 h/1.4 V) 및 셀간 유동분포 최적화
분리막 : 기계적 강도: 18 MPa 이상, 투과도 : 2x10-6 cm²/min
MEA : 대면적 MEA 제조 품질 관리 조건 최적화
촉매 : PEMFC: 760 mV @ 0.5 A/cm², PEMWE: 1.51 V @ 0.5 A/cm²
BP : 대량생산 BP 부식성능 (10 h/1.4 V) 및 셀간 유동분포 최적화
분리막 : 기계적 강도: 18 MPa 이상, 투과도 : 2x10-6 cm²/min
스택 : 3 kW 직렬 스택 시스템 완성 및 300 cycle 이상 달성
MEA : URFC용 1000 Cycle↑
촉매 : 10 g/batch 의 균일성 및 재현성 확보
BP : 품질 관리 변수 제어 30개↑/day
분리막 : 막저항 : 1Ωcm² 치수안정성 : 10%↓ 기계적 강도 : 20 MPa↑ 투과도 : 1x10-6 cm²/min
MEA : URFC용 1000 Cycle↑
촉매 : 10 g/batch 의 균일성 및 재현성 확보
BP : 품질 관리 변수 제어 30개↑/day
분리막 : 막저항 : 1Ωcm² 치수안정성 : 10%↓ 기계적 강도 : 20 MPa↑ 투과도 : 1x10-6 cm²/min