고분자 전해질 연료전지(PEFC)

소개

유인우주선의 전원으로 상용하였다. 제미니 5호와 아폴로 13호에 장치한 연료전지가 고장 났다는 뉴스가 전해졌을 때는, 만화에 까지 연료전지가 갑자기 유명하게 되었다. 초기에는 온사이트형 발전장치(on-site, 현장식 발전, 전지를 사용하는 장소에서 발전)를 개발할 목적으로 1967년 미국의 가스 관련 기업을 중심으로 한 민간 베이스의 team to advance research for gas energy계획으로 시작하여, 천연가스를 사용하는 12.5 kW 인산전해질 연료전지(PAFC)의 개발이 진행되어, 1971년에 처음 필드 테스트를 거쳐 10년 동안 64기 플랜트의 필드 테스타가 이루어 졌다. 그 후 1976년에 GRI(Gas Research Institute) 계획으로 개발이 계속 이어져, 40 kW PAFC가 46기 필드 테스트를 실행했다. 19977년에 1 MW 플랜트의 시험제작, 실증시험, 그리고 콘에디슨사와 동경젼력의 4.5 MW의 발전 플랜트의 건설, 실증을 실시하였다. 1981년에는 연료전지 발전기술(알칼리형, 인산형, 용융염형, 고체산화물형)인 문라이트 개발계획이 시작되었으며, 이 프로젝트는 1000 kW급 PAFC발전 플랜트 개발을 중핵으로 하고, 제 2세대로는 용융탄산염형 연료전지(MCFC), 제 3세대로는 고체산화물형 연료전지(SOFC)를 계획하였다. 그 후 1990년대부터 캐나다 발라드사는 다우-케미컬사가 개발한 고분자막을 채택하여, 고출력 밀도를 가지는 고체고분자형 연료전지(PEFC)기술을 발표하였다. 또한 미국 로스-아라모스 국립연구소는 백금의 사용량을 감소시킨 전극 촉매를 개발하여, PAFC의 커다란 과제였던 가격 면에서 대폭적인 진전이 이루어져 연료전지의 실용화를 크게 앞당겼으며 더욱이 PAFC 기술의 급속한 진보에 의해서 응용분야가 자동차, 주택, 휴대폰에 이르기까지 그 응용분야가 넓어지고 있으며 가까운 미래에 연료전지를 이용한 새로운 에너지의 이용이 가능하다는 기대를 갖게 되었다.

목차

1. 서 론 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

2. 연료전지 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥
2.1. 연료전지의 원리‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥
2.2. 연료전지의 종류‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

3. 고체고분자형 연료전지(PEFC) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥
3.1. PEFC의 역사‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥
3.2. PEFC의 종류 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥
3.3. PEFC동작원리와 구성 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

4. 고분자 전해질 막‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥
4.1. 전해질막의 연구동향 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥
4.2. 불소계 단막 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥
4.3. 부분 불소계‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥
4.4. 비불소계‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

5. 고분자 연료전지 특허 동향‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

6. 결론‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥
References ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥

본문내용

인류가 처음으로 정상적 전류를 얻는데 성공한 것은 1796년 볼타가 볼타전지를 발명 하였을 때부터 인데 , 이는 발전기가 발명되기 백 년 전의 일이다. 연료전지는 볼타가 발명된 지 약 40년 뒤에 이미 발명되었지만, 본격적인 연구와 개발이 시작된 것은 제 2차 세계 대전 후로서, 미국에서 유인우주선의 전원으로 상용하였다. 제미니 5호와 아폴로 13호에 장치한 연료전지가 고장 났다는 뉴스가 전해졌을 때는, 만화에 까지 연료전지가 갑자기 유명하게 되었다. 초기에는 온사이트형 발전장치(on-site, 현장식 발전, 전지를 사용하는 장소에서 발전)를 개발할 목적으로 1967년 미국의 가스 관련 기업을 중심으로 한 민간 베이스의 team to advance research for gas energy계획으로 시작하여, 천연가스를 사용하는 12.5 kW 인산전해질 연료전지(PAFC)의 개발이 진행되어, 1971년에 처음 필드 테스트를 거쳐 10년 동안 64기 플랜트의 필드 테스타가 이루어 졌다. 그 후 1976년에 GRI(Gas Research Institute) 계획으로 개발이 계속 이어져, 40 kW PAFC가 46기 필드 테스트를 실행했다. 19977년에 1 MW 플랜트의 시험제작, 실증시험, 그리고 콘에디슨사와 동경젼력의 4.5 MW의 발전 플랜트의 건설, 실증을 실시하였다. 1981년에는 연료전지 발전기술(알칼리형, 인산형, 용융염형, 고체산화물형)인 문라이트 개발계획이 시작되었으며, 이 프로젝트는 1000 kW급 PAFC발전 플랜트 개발을 중핵으로 하고, 제 2세대로는 용융탄산염형 연료전지(MCFC), 제 3세대로는 고체산화물형 연료전지(SOFC)를 계획하였다. 그 후 1990년대부터 캐나다 발라드사는 다우-케미컬사가 개발한 고분자막을 채택하여, 고출력 밀도를 가지는 고체고분자형 연료전지(PEFC)기술을 발표하였다. 또한 미국 로스-아라모스 국립연구소는 백금의 사용량을 감소시킨 전극 촉매를 개발하여, PAFC의 커다란 과제였던 가격 면에서 대폭적인 진전이 이루어져 연료전지의 실용화를 크게 앞당겼으며 더욱이 PAFC 기술의 급속한 진보에 의해서 응용분야가 자동차, 주택, 휴대폰에 이르기까지 그 응용분야가 넓어지고 있으며 가까운 미래에 연료전지를 이용한 새로운 에너지의 이용이 가능하다는 기대를 갖게 되었다.

참고자료

· 1. 혼마 타구야, “그림으로 보는 연료전지”2007
· 2. 구또 데쓰이지 “연료전지”2007
· 3. 한국산업기술재단 “연료전지” 2004
· 4. 서홍석 “고체고분자형 연료전지용 전해질막” 2005
· 5. 이진화, 원종옥. Polymer Science and Technology.,14,418 (2003)
· 6. 특허청 “고분자 전해질 연료전지” 2006
· 7. 조은해 “고분자전해질 연료전지 기술개발 동향”