연료전지 상용화를 위한 탐구

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소개글
연료전지 상용화를 위한 탐구에 대한 자료입니다.
목차
서론

연구내용

Ⅰ. 신 촉매 개발

Ⅱ.수소저장방법

Ⅲ. 수소의 효율적인 생산

1. 현재 상용화 되어있는 수소 제조 방법

2. 수소의 효율적 생산에 도움이 될 방법

(1) 원자력 수소

(2) 플라즈마를 이용한 수소생산

결론

참고문헌
본문내용
백금 전극 촉매를 개발하는 것은 필수적이다. 다음 실험은 촉매만을 변화시켜 전체 연료전지의 효율의 증가와 생산 단가의 절감을 보여주는 사례이다.
미국 텍사스 주 휴스턴대학교 소속의 Peter Strasser가 주도하는 연구팀은 연료 전지의 용량을 개선할 수 있는 새로운 종류의 전극 촉매를 개발했다. 촉매의 활성기는 백금이 풍부한 껍질과 구리, 코발트, 백금의 합금으로 만들어진 핵으로 이루어진 나노 입자로 구성된다. 실험결과 이 촉매는 산소의 ORR에서 이제까지 관찰되지 않았던 높은 활성을 보여 주었다.
수소 연료 전지는 수소와 산소를 물로 변환시켜 전기를 생성시키며, 산소와 수소 기체 사이에 발생하는 폭발 반응의 순화된 버전이다. 반응이 부드럽게 진행되고 전류 형성에서 가볍게 두드려 에너지를 방출하기 위하여 연구진은 연료 전지 내부에서 반응체를 분리하여 두 개의 반쪽 반응이 각각의 챔버에서 일어나도록 고안했다. 반쪽의 전지에서 산소는 전극으로부터 전자를 흡수하고, 다른 반쪽의 전지에서 수소 기체는 전자를 방출한다. 이 전지들은 교환이 일어날 수 있도록 PEM에 연결된다.
반응이 진행되도록 전극들은 촉매 반응을 일으킬 수 있어야 한다. 몇 십 년 동안 산소 반쪽 반응에서 전극에 사용되는 재료로 값비싼 백금이 이용됐다. 현재 Strasser와 그의 연구진은 백금, 구리, 코발트 등의 새로운 합금 재료를 개발하여 나노 입자 형성을 지원할 수 있도록 탄소 위에 합금을 침착시켰다.
활성 촉매 단계는 즉시 형성된다. 주기적인 교류 전류가 전극에 가해질 때 나노 입자 표면에 있는 가격이 저렴한 금속들(특히 구리)은 합금으로부터 분리된다. 이 공정은 구리가 풍부한 합금으로 만들어진 핵과 순전히 백금만 함유한 껍질로 구성된 나노 입자를 만들어낸다.
새로운 전극 촉매 재료의 산소를 환원시키는 활성은 순수한 백금 촉매의 활성보다 4-5배 이상 높다고 Strasser는 밝혔다. 그는 이러한 활성의 증가가 표면의 구조적인 특성이 변경되어 가능한 것으로 추정했다. 비록 표면이 주로 백금으로 구성되어 있다고 할지라도 입자 표면 위의 백금 원자들 사이의 거리가 순수한 백금에서의 원자들 사이의 거리보다 더 짧아질 것이라고 연구진은 추정했다. 이러한 압축 상태는 합금 핵에 의해 안정화될 수 있고, 구리와 코발트의 존재로 Pt-Pt의 거리가 더 짧아진 것을 보여 주었다. 부가적으로 구리가 풍부한 핵은 백금 껍질에 전기적 특성에 영향을 끼치는 것으로 보인다. 이후 산소는 입자 표면에 최적으로 결합되어 더 쉽게 환원된다.
새로운 전극 촉매는 백금 전극 촉매가 가지고 있는 문제점들을 해결할 수 있을 것으로 예상된다. 비백금 전극 촉매 재료를 이용함으로써 가격 경쟁력을 갖추어 소비자들에게 보다 저렴한 에너지를 공급할 수 있는 가능성을 제공한다. 또한 전체 반응 속도를 결정하는 산소의 환원 반응(ORR) 속도를 증대시켜 연료 전기의 효율성도 크게 개선할 수 있다.

Ⅱ.수소저장방법
참고문헌
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1. 한국과학기술단체총연합회, 미생물을 이용한 산업용 수소(바이오 수소) 생산기술 분석사업, 1, 90(2005)
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3. 과학기술부, 고효율 수소제조기술 개발사업 광촉매를 활용한 고효율 수소제조 태양반응 시스템개발, 1, 83(2003)
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5. 과학기술부, 제3세대 수소에너지 저장 물질의 분자 모델링 및 제조, 3, 31(2006)
6. 과학기술부, 양자간 국제공동연구 사업 수소 저장용 나노복합분말에 관한 연구, 1, 45(2007)
7. 한국과학기술정보연구원, 연료전지 개발동향, 1, 114(2005)
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9. 한국과학기술단체총연합회, 미생물을 이용한 산업용 수소(바이오 수소) 생산기술 분석사업, 1, 90(2005)
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11. http://www.hydrogen.re.kr/
12. http://www.atomic.or.kr/
13. http://www.h2energy.re.kr/