그린수소 생산을 위한 음이온교환막수전해 전주기 기술

C01

특허명 :복합금속산화물입자-금속입자 복합체.. 등 4건

Anion exchange membrane water electrolysis cycle technology for green hydrogen production

한줄 기술 요약

차세대 AEM 수전해를 위한 비귀금속 고활성/고내구성 촉매, 고성능 대면적 균일 전극 및 MEA, 고효율 스택 최적화 기술과
사용 가능 수준의 소재-부품-시스템을 연계하는 전주기 기술임

개발배경 및 해결과제

신기후제제 대응, 글로벌 탄소 중립에 따른 경제적, 안전, 안정적인 수요 생산을 위한 사회적 필요성이 증가하고 있으며 특히, 친환경 그린수소에 대한 수요가 빠르게 증가하고 있음

그린수소 생산 방식 중, AEM 수전해는 저가 비귀금속 촉매 사용, 높은 에너지 밀도, 고순도 수소, 고압수소, 빠른 수소 생산, 원활한 부하변동 대응 등의 장점이 있음

기술의 우수성

그린수소 생산 방식 중, AEM 수전해는 저가 비귀금속 촉매 사용, 높은 에너지 밀도, 고순도 수소, 고압수소, 빠른 수소 생산, 원활한 부하변동 대응 등의 장점이 있음

기술의 차별성

핵심1 고활성/고내구 비귀금속 촉매 소재

핵심2 고성능 대면적 균일 전극 및 MEA

핵심3 고효율 AEM 수전해 스택

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기술 동향

[트렌드]

재생에너지와 연계하여 저가로 고순도의 그린수소를 대량생산 할 수 있는 차세대 AEM 수전해 기술 고성능화

기술구현

전주기 연구 : 촉매-전극-막전극접합체-스택의 전주기 연구
저가로 고순도 수소 생산 : 고활성/고내구 비귀금속 촉매, 대면적 고성능 균일 전극 및 MEA, 고효율 장수명 AEM 스택

기술 특징 핵심 1

고활성/고내구 비귀금속 촉매 소재

귀금속 촉매소재(백금, 이리듐) 대비 수소 및 산소 발생 성능과 내구성이 우수한 양산형(가격경쟁력 우수) 비귀금속(니켈, 코발트) 촉매소재 개발

* 기능화표면처리와 형상제어가 가능한 원스텝 촉매전극 직접성장 기술을 개발해 촉매의 활성과 내구성이 동시에 향상된 촉매 일체형 전극 및 비귀금속 촉매소재를 개발(수소발생촉매 : NiCo@C/C_ppy, 산소발생촉매 : CuCo₂O₄)

기술 특징 핵심 2

핵심2 고성능 대면적 균일 전극 및 MEA

단위셀의 수소생산 전류밀도가 650mA/cm²인 대면적 전극 및 MEA 제조기술 개발

* 고균질 subμm급 촉매 분쇄 기술, 고분산 슬러리/잉크 제조기술, 고담지 코팅 공정기술 개발을 통한 대면적 전극 기술 확보

기술 특징 핵심 3

고효율 AEM 수전해 스택

수소발생 성능/내구성 핵심인자에 대한 제어를 통해 대면적 19셀 스택에서 세계 최고 수준의 수소생산 효율 75.5% 달성

* 유동해석을 통한 유로 설계, 스택 체결 조건 최적화, 각 셀 별 전류전압 실시간 모니터링 기술 및 성능/내구성 핵심 인자 제어기술 확보

활용분야

분산형 수소충전소
수소에너지저장시스템(HESS)
AEM수전해시스템
그린에너지 전환 시스템
직접 탈초순수 수전해 원천 기술
전기화학적 에너지 전환 소재 기술

협력 희망

수전해 소재 및 부품 기술 공동연구
정부 및 민간 수탁 과제 공통 추친
소재 및 부품 특성 Data Base 구축
촉매 소재-전극 및 MEA 부품/모듈-스택별 기술이전 (노하우/레시피)
스핀오프 가능한 분야 발굴