제1장 서론=1,43,1
제1절 연구개발과제의 개요=1,43,1
1. 연구 개발 배경=1,43,2
2. 기술의 특성=2,44,2
제2절 국내외 기술 개발 현황=4,46,1
1. 국내 기술 개발 현황=4,46,1
가. 한국에너지기술연구원=4,46,1
나. 한국과학기술연구원=4,46,1
다. 삼성종합기술원=4,46,1
라. LG화학=4,46,1
마. 그 외=4,46,1
2. 국외 기술 개발 현황=4,46,4
가. 미국/캐나다 기업들의 기술현황=8,50,6
나. 일본 기업들의 기술현황=13,55,3
다. 유럽 기업들의 기술현황=15,57,3
3. 시장규모 및 관련사업 현황=17,59,2
제3절 연구 개발 내용=19,61,2
제2장 고분자 전해질 연료전지의 이론적 고찰=21,63,1
제1절 연료전지의 전기화학 반응=21,63,1
1. 반응 열역학=21,63,3
2. 전극 전위=23,65,2
3. 전극반응=24,66,2
가. Anode에서의 전극 반응=25,67,2
나. Cathode의 전극 반응=26,68,2
4. 전위 및 전류밀도 특성곡선=27,69,3
가. 활성화 과전압=30,72,2
나. 저항 손실=31,73,1
다. 물질 이동 또는 농도 손실=32,74,1
라. 연료 투과 또는 내부 전류=32,74,2
제2절 전극=33,75,4
1. 공기극 (Cathode)=36,78,2
2. 연료극 (Anode)=38,80,1
가. CO 피독=38,80,3
나. CO2 피독=40,82,2
3. 전지 성능 저하=42,84,3
4. 전극지지체=44,86,2
제3절 고분자 전해질=46,88,1
1. 개요=46,88,3
2. 대체 전해질 막의 개발 현황=48,90,1
가. Sulfonated Aromatic 고분자를 이용한 Proton 전도성 고분자 전해질 막=48,90,8
나. Alkylsulfonated Aromatic 고분자를 이용한 Proton전도성 고분자 전해질 막=55,97,5
다. Acid-Base 고분자 Complexes 이용한 Proton 전도성 고분자 전해질 막=60,102,6
3. 요약=65,107,1
제4절 전극/전해질 접합체 (Membrane/Electrode Assembly, MEA)=66,108,1
1. 전해질막의 전처리=66,108,1
2. 전해질막/전극 접합체 제조공정=66,108,3
가. Decal 방법=68,110,1
나. 직접코팅법=68,110,2
다. 열가소성 촉매층 제작법=69,111,2
제5절 바이폴라 플레이트=70,112,1
1. 바이폴라 플레이트 특징 및 제조 방법=70,112,2
2. 구비 조건과 재료=71,113,3
3. 미국 DOE에서의 개발 현황=73,115,4
제6절 전해질/전극 접합체(MEA) 제조=76,118,1
1. 고전적인 MEA 제작법=76,118,1
2. 직접코팅에 의한 MEA 제작법=76,118,2
제7절 고분자 연료전지에서의 수처리=77,119,1
1. 수처리 문제점=77,119,2
2. 공기공급과 물의 증발=78,120,6
제3장 소형 이동전원용 연료전지용 고분자 전해질 개발=84,126,1
제1절 자기가습 고분자 전해질 개발=84,126,1
1. 자기가습고분자전해질=84,126,1
가. 고분자 전해질의 특성=84,126,3
나. 고분자 전해질 막의 기술 개발 동향=86,128,4
다. 연구 배경 및 필요성=89,131,3
2. 실험방법=92,134,1
가. 스퍼터링 장치=92,134,3
나. 자기 가습 전해질 막의 제조=94,136,2
다. 분석 및 측정=95,137,4
3. 결과 및 고찰=98,140,1
가. 열중량/시차 열분석(TG/DTA) 및 고분자 막/전극 접합체 표면 분석=98,140,3
나. 자기 가습 막 미세구조 및 EDS 분석=100,142,2
다. 백금 함량에 따른 성능 및 저항 특성=101,143,9
라. 단위 전지 성능 특성=109,151,4
4. 요약=113,155,1
제2절 모더나이트 분산 고온용 복합체 전해질 막=113,155,1
1. 연구배경=113,155,3
2. 실험방법=115,157,1
가. 모더나이트=115,157,2
나. 고온용 복합체 전해질 막의 제조=117,159,1
3. 분석 및 측정=117,159,1
가. 고분자 막/전극 접합체(MEA)의 제조=117,159,2
나. 모더나이트 및 고온용 복합체 막 미세구조=118,160,2
다. 물 흡수량=119,161,1
라. 이온 전도도 및 기계적 물성=119,161,2
마. 단위 전지 성능 측정=120,162,1
4. 결과 및 고찰=120,162,1
가. 촉매 미세 구조=120,162,2
나. 모더나이트 및 고온용 복합체 막 미세구조=121,163,6
다. 물 흡수량=126,168,4
라. 이온 전도도 및 기계적 물성=129,171,3
5. 단위전지성능특성=131,173,5
6. 요약=135,177,1
참고문헌=136,178,7
제4장 촉매 제조 기술=143,185,1
제1절 촉매 제조 기술의 국산화=143,185,2
1. 촉매 제조=144,186,1
가. 촉매제조 방법=144,186,2
나. 담체의 전처리=145,187,2
2. 촉매 특성화=147,189,1
3. 결과=147,189,1
가. 촉매제조법 측면=147,189,4
나. 담체 영향=150,192,8
4. 요약=157,199,5
제2절 연료극 촉매의 주요 설계변수=161,203,2
1. 촉매 제조=162,204,2
2. 결과=163,205,6
3. 요약=168,210,2
제3절 공기극 촉매 개발=169,211,2
1. 연구개발 내용=170,212,2
2. 결과=171,213,2
3. 요약=172,214,4
제4절 최적 기체확산층 설계=176,218,1
1. 기체 확산층에서의 물거동 및 전극성능=176,218,1
1. 실험=177,219,1
2. 결과=177,219,6
3. 요약=182,224,3
참고문헌=185,227,1
제5장 셀 성능평가 및 향상방법=186,228,1
제1절 셀 내 전류 분포 측정=186,228,1
1. 도입=186,228,1
2. 실험방법=186,228,1
가. 전극-전해질 접합체 제작=186,228,2
나. 전류밀도 분포 측정을 위한 격자형 단위전지 제작=187,229,5
다. 격자형 단위전지의 운전=191,233,1
3. 결과 및 고찰=191,233,3
가. 상대습도의 영향=193,235,5
나. 가스 이용률의 영향=197,239,1
다. 산소 이용률에 따른 전류분포 변화=197,239,2
라. 저 가습 조건에서의 전류 분포=198,240,1
마. 저가습 조건 하에서의 전류 분포=198,240,7
제2절 고분자 전해질 연료전지용 다층 구조 Cathode=204,246,1
1. 도입=204,246,2
2. 실험방법=205,247,1
가. MEA(Membrane-Electrode Assembly) 제작=205,247,2
나. 촉매층의 기체 투과도 측정=206,248,1
3. 결과 및 고찰=206,248,4
제3절 유로판 형상에 따른 성능 변화=210,252,1
1. 도입=210,252,1
2. 실험방법=210,252,1
가. 전극-전해질 막 접합체 제작=210,252,2
나. 접촉 저항=211,253,1
다. 채널과 리브의 형태=211,253,1
라. 단위전지 운전=211,253,1
3. 결과 및 고찰=211,253,1
가. 체결압력곽 접촉저항의 상관관계=211,253,4
나. 체결 토크 값과 면압의 상관관계=214,256,2
다. 확산층 및 촉매층의 가스 투과율 측정=215,257,5
라. 유로판의 유로 형상에 따른 성능 변화=219,261,7
제4절 전극의 분극 측정=226,268,1
1. 도입=226,268,1
2. 실험방법=226,268,1
가. 기준전극 삽입 전해질 제작=226,268,2
나. 전극-전해질 접합체(MEA) 제작=227,269,1
3. 요약=227,269,7
제6장 공기호흡형 고분자 연료전지에서의 수치해석=234,276,1
제1절 전산해석 기술 개요=234,276,1
1. 공기 호흡식 연료전지 전산해석 필요성=234,276,3
2. 전산 해석 내용=236,278,3
제2절 공기호흡형 연료전지에 대한 2차윈 전산해석=238,280,1
1. 기술 분석=238,280,2
2. 수학적 모델=239,281,2
가. 모델 및 지배 방정식=240,282,5
나. 고분자 전해질막에서 물의 이동=244,286,3
다. 경계조건과 초기조건=246,288,2
3. 모델 해석=247,289,1
가. 유한 차분법=247,289,2
나. 프로그램 사용 함수=248,290,1
4. 2차원 해석결과 분석=248,290,10
제3절 공기 호흡형 고분자막 연료전지의 3차원 해석=257,299,1
1. 기술개요 및 분석=257,299,3
2. 수학적 모델 (Model Description)=259,301,1
가. 모델 및 가정=259,301,2
나. 계산영역과 형상 (Model Domain And Geometry)=260,302,2
다. 지배 방정식 (Governing And Constitutive Equations)=261,303,6
라. 고분자막에서의 물의 이동 (Water Transport In Membrane)=266,308,2
마. 전기화학 반응 (Electrochemical Equations)=268,310,1
바. 경계조건 및 초기조건 (Boundary And Initial Conditions)=268,310,2
사. 모델 파라메터 (Model Parameters)=269,311,5
3. 모델 해석(Model Solution)=273,315,1
가. 유한체적법 (Finite Volume Approach)=273,315,16
4. 해석 결과 요약=289,331,1
참고문헌=290,332,4
제7장 500W 급 연료전지 스택 및 시스템 제작=294,336,1
제1절 서론=294,336,2
제2절 스택 설계=295,337,1
1. 유로 형상 결정 및 유동장 해석=295,337,3
2. 매니폴드와 각 채널별 유량 분포=297,339,1
가. 유로 형상=297,339,1
나. 압력 분포=297,339,2
3. Short 스택의 종합 예측=298,340,1
가. 압력 분포=298,340,2
나. 유량 및 유속 분포=299,341,4
4. 21셀 스택의 종합 예측=302,344,6
가. 압력 분포=307,349,5
나. 유량 분포=312,354,7
5. 앤드판 및 체결부 설계=319,361,4
제3절 16Cell 및 21Cell 제작=323,365,1
제4절 연료전지 스택 모듈 운전 실험 및 분석=324,366,1
1. 실험 장치 Setup Diagram=324,366,1
2. 21Cells=324,366,2
가. 연료전지 스택 성능 실험=325,367,6
제5절 시스템 구성 검토 및 제작=331,373,1
1. 시스템 구성과 장치 조립 및 열관리 계통 구성=331,373,3
2. 실재 응용 결과 및 고찰=334,376,4
제6절 결론=337,379,2
제8장 연구 결과 및 달성도=339,381,1
제1절 연구결과=339,381,5
제2절 연구 개발 목표 달성도, 관런분야에의 기여도,=344,386,1
1. 연구개발 목표 달성도=344,386,3
2. 연구개발 성과 (산업재산권, 논문 게재 및 발표 등)=347,389,1
(1) 특허출원(특허출원: 국내 4건, 국외 1건; 특허 등촉: 국내 6건, 국외 1건; 총 12건)=347,389,1
(2) 논문게재(국내 학술지 5건 ;국외 학술지 (SCI): 15건 (게재 승인 3편 포함))=348,390,1
(3) 논문발표 (총84건, 국내학술회의 32건, 국제학술회의 52건)=349,391,5
3. 관련분야에의 기여도=353,395,1
제3절 연구개발결과의 활용 계획=353,395,2
특정연구개발사업 연구결과 활용계획서=355,397,16
