일반기술
에너지·자원 > 연료전지
본 발명은 고온용 양성자 전도성 고분자막과 이의 제조방법 및 이를 이용한 막-전극 어셈블리와 이를 포함하는 연료전지에 관한 것이다. 본 발명에 따른 양성자 전도성 고분자 막은 고체이온 전도체가 혼합 되어있기 때문에 고온에서도 이온 전도도를 유지하면서 우수한 기계적 강도를 나타낸다. 특히 수소 이온 교환막 연료전지의 전해질로 사용시 고온에서 탈수 현상에 의해 이온교환막의 저항증가로 인한 이온전도도의 감소현상을 고체이온전도체의 혼합으로 방지하여 셀의 성능을 유지할 수 있다.상온에서 높은 전도도를 보이는 이온교환수지와 고온에서 사용가능한 무기이온전도체를 합성하여 하이브리드 이온교환막을 제막 하였다. 본 발명으로 제조된 이온교환막은 상온 및 고온까지 넓은 온도 범위에서 사용이 가능한 것을 특징으로 한다. 특히 고온에서 전지를 운전할 경우 전극층에 촉매 활성이 높아져 적은 양의 촉매를 사용함으로 경제적인 효과를 기대할 수 있으며, 촉매 피독에 대한 저향력을 높여 전지의 장기 안정성도 향상시킬 수 있다.
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- 서강대학교
- 등록일
- 2003-11-10
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에너지·자원 > 연료전지
본 발명은 탄소 활물질의 표면에 금속 또는 금속 산화물 층이 형성된 형태의 리튬이차전지용 음극 활물질, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 금속-탄소 하이브리드 전극 및 리튬이차전지에 관한 것이다.현재 리튬이차전지는 코크스계, 흑연계 등의 다양한 탄소 재료를 사용하여 제조되고 있다. 흑연계의 탄소를 음극 활물질로 사용하는 경우에는 충방전에 따른 탄소 격자 상수의 변화가 심하며, 충방전에 따라 점진적으로 탄소 활물질이 전자 전도 통로에서 이탈하게 되고, 이로 인하여 전극 용량이 감소된다는 문제점이 있다. 또한, 종래의 탄소 음극은 탄소 활물질 표면에서 형성되는 SEI (Solid Electrolyte Interface) 피막에 의하여 전도성이 저하된다는 문제점을 나타낸다. "SEI 피막"이란 충전시 탄소 활물질 표면에 리튬 금속과 유기용매가 반응하여 형성된 피막을 일컫는 것으로서, 이 피막은 이온 전도성을 가지므로 탄소구조 내부로 리튬이온만 들어가게 하고 유기용매의 통과는 차단하는 역할을 한다. 즉, SEI 피막이 형성되지 않으면 유기용매가 탄소구조 내부로 들어가서 분해반응을 일으키므로 탄소구조가 깨지게 되고, 이에 따라 전극 활물질이 이온 이동경로를 이탈하게 되므로 전지성능이 급격히 저하된다. 그러나, SEI 피막은 전기 전도성이 없으므로 고율 충방전 시에 전기 전도도가 불량하여 전극의 전위 분포가 불균일하게 되어 전지의 방전용량이 작아지고, 국부적인 충방전에 의하여 전지의 수명이 저하되는 단점을 나타낸다.본 발명에 따라 표면에 1 - 300nm 두께로 금속 또는 금속 산화물이 박막 또는 클러스터 형태로 형성된 흑연계 및 코크스계 탄소음극 활물질, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 금속-탄소 하이브리드 전극 및 리튬이차전지가 제공되었다. 본 발명에 따른 탄소 음극 활물질은, 전지의 반복적인 충방전 시 탄소 음극에서 나타나는 탄소 활물질의 큰 격자상수 변화 및 탄소 활물질 표면의 SEI 피막 형성에 기인하여 활물질이 전자전도 통로로부터 탈리되어 나타나는 전극 용량의 감소, 이에 따른 고율 충방전의 어려움 및 유기용매의 공동 삽입에 따른 용매 분해반응에 의한 전극 용량 감소 등과 같은, 종래의 탄소 음극이 갖는 문제를 모두 해결하였다. 이에 따라, 본 발명에 따른 탄소 음극 활물질은 집전체와의 결합력이 우수하며, 결합력이 증가되어 국부적인 전극 내부 저항이 감소되므로 결과적으로 전도성이 향상되고, 또한 탄소 활물질이 전자 전도 통로에서 이탈되는 것을 억제하여 지속적으로 일어나는 전극 용량 감소를 줄여 전극 특성을 향상시킨다. 본 발명에 따른 흑연계 및 코크스계 탄소 활물질을 포함하는 리튬이차전지는 전도성 및 고율 방전 특성이 우수하고, 이론적인 용량에 가까운 전극 용량을 나타내며, 싸이클 수명 특성 또한 우수하다. 특히, 본 발명의 리튬이차전지는 여러 가지 우수한 특성에도 불구하고 전극의 싸이클 특성의 저하 및 초기 비가역 용량의 증가 등으로 사용이 어려웠던 PC 계열 유기용매 전해질에서도 안정하여 전극 용량 및 싸이클 특성이 우수하였다. 본 발명은 고성능 이차전지의 제조를 가능하게 하므로 각종 소형 전자기기, 통신기기 및 전기 자동차의 전원용 등 다양한 산업분야에서 응용할 수 있다.
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- 한국기술벤처재단
- 등록일
- 2004-07-04
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에너지·자원 > 연료전지
본 기술은 MBE 단주기초격자(short-period superlattice) 성장 기술을 응용하여 Ga(In)P/InP 또는 Ga(In)As/InAs 나노 기둥, 나노 클러스터층(nano-cluster) 및 점진적인 두께의 변화를 준 디지털 합금(graded indexed digital alloy : GRINDA)을 흡수층으로 사용한다. 즉, 나노 성장 기술의 적용으로 인해, 기존의 저렴한 GaAs 또는 Ge 기판을 사용하고도, 태양 스펙트럼에 최적화된 흡수층을 구현할 수 있다.본 기술은 격자 부정합을 최소화하고, 고효율, 고출력의 태양 전지 제작이 가능하여, 단위 출력당 전력 단가를 줄일 수 있다. 즉, 고효율의 태양 전지는 인공위성의 성능 및 수명을 연장시킬 뿐아니라, 고출력의 태양력 발전소를 가능케 하여, 단위 출력당 전력의 원가를 낮출 수 있다. 그러므로, 고효율의 태양 전지 기술을 응용하여 태양력 발전이 전력생산 원가면에서 기존의 화력/원자력 발전의 원가를 따라잡는다면, 자연 친화적인 상업적 태양력 발전을 기대해 볼 수 있다.
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- 호남제주공공기술이전컨소시엄
- 등록일
- 2004-11-12
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에너지·자원 > 연료전지
본 기술은 루테늄 금속산화물을 이용한 고분자 전해질 연료전지 제조방법에 관한 것이다. 특히 전극 전해질 접합구조 형성시 지지층과 촉매층 사이에 루테늄 금속 산화물 형성을 통해 연료(산화연료로서 수소 혹은 메탄올과 환원연료로서 산소 혹은 공기) 및 반응생성물(이산화탄소, 물)의 확산 효율성 증대, 지지층에 비해 조밀한 층을 형성함에 따른 촉매의 손실 방지 및 루테늄 금속산화물의 축전 특성 및 산소 환원력을 이용한 전지의 성능을 향상시키는 기술에 관한 것이다. 본 기술에 따르면, 소정량의 수용성 알콜계 용매와 혼합한 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 용액에 루테늄 금속 산화물(RuO2)을 혼합하여 충분히 교반시킨 후 촉매의 지지층으로 사용되는 탄소종이 또는 탄소천 위에 소정 두께의 확산층을 형성하는 단계와 확산층을 열처리한 후, 음극 및 양극 촉매를 이용하여 촉매층을 형성하는 단계와 결과물에 전처리된 고분자 전해질과 함께 열압착을 통해 전극 전해질 접합 구조를 형성하는 단계를 포함하는 고분자 전해질 연료전지 제조방법이 제시된다.본 기술에 따르면, 루테늄 금속 산화물을 이용한 확산층을 10 내지 80 마이크로미터(㎛)의 두께로 지지체와 촉매층 사이에 균일하게 형성시킬 수 있으며, 제작된 전극 전해질 접합구조는 고분자 전해질 연료전에 사용되어, 고효율 전극 전해질 접합구조를 이루어 고성능 고분자 전해질 연료전지를 구현할 수 있다.
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- 호남제주공공기술이전컨소시엄
- 등록일
- 2004-11-12
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일반기술
에너지·자원 > 연료전지
본 기술은 박막 전지와 박막 태양 전지를 조합하여 별도의 충전 시스템 없이도 박막 전지의 충방전이 가능하도록 한 박막 태양 전지를 구비한 박막 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 기술은 박막 태양 전지를 구비한 박막 전지를 제조하는 방법에 있어서, 기판의 일면을 식각하여 적어도 하나 이상의 그루브를 형성하는 단계와 그루브 중에서 적어도 하나 이상의 그루브에 박막 전지를 형성하는 단계와 단계에서 형성된 박막 전지와 인접한 다른 그루브 중에서 적어도 어느 한 그루브에 박막 태양 전지를 형성하는 단계를 포함하는 박막 태양 전지를 구비한 박막 전지 제조 방법을 제공한다.반도체 산업의 고도화로 인하여 극소형 마이크로 전기 전자 소자가 스마트 카드, MEMS(MicroEletroMechanical System), MAV(Micro Air Vehicle) 등의 여러 분야에서 등장함에 따라서, 이들 소자가 요구하는 소비 전력 또한 점점 극소화하고 있으며, 이에 따라 전력 공급원으로써의 박막 전지의 필요성이 절실해지고 있다. 종래 대부분의 소자는 각각의 소자가 제작된 이후에 외부의 전력 공급원으로부터 전력을 공급받는 형태를 취하고 있지만, 박막 전지의 도입으로 소자 자체에 전력 공급원을 갖는 것이 가능해졌다. 하지만, 박막 전지도 전지의 일종이므로 외부의 전력 공급원으로부터 충전받아야 반복적으로 사용할 수 있기 때문에, 그에 적당한 별도의 충전 시스템이 필요하다. 한편, 박막형 전지의 일반적인 구조는 기판 위에 다양한 반도체 공정을 이용하여 구성 물질들을 증착시켜 제조된 형태로써, 그 특성상 형태나 크기의 제약이 거의 없어 자유롭게 제조될 수 있다는 특징이 있다.
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- 호남제주공공기술이전컨소시엄
- 등록일
- 2004-11-12
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에너지·자원 > 연료전지
본 기술은 이동이 용이하고 안정한 전 고상형 슈퍼 캐패시터 및 이를 연료전지와 하이브리드한 연료전지에 관한 것으로, 지지층 위에 각각 형성된 상부 및 하부 전극층과, 상부 및 하부 전극층 사이에 삽입되는 고체 전해질층을 포함하는 전 고상형 슈퍼 캐패시터를 개시하고 이와 직렬 또는 병렬로 연결되는 하이브리드 연료전지를 개시한다. 본 기술에 의한 슈퍼 캐패시터는 다른 전기 소자 등과 하이브리드되는 경우에도 이동이 간편하고 안정성이 우수하다. 따라서 다양한 전기소자에 응용이 가능하며 특히 본 가슐의 슈퍼 캐패시터와 일체화된 하이브리드 연료전지는 상온과 같은 저온에서도 높은 파워와 최대 파워 밀도를 얻을 수 있다.본 기술의 목적은 기존 수용성 슈퍼 커패시터의 단점을 극복하기 위한 수단으로 전 고상형 슈퍼 캐패시터 및 이를 이용한 하이브리드 연료전지를 제공하고자 한다. 또한 본 기술은 이동이 용이하면서 안정성이 있는 전 고상형 슈퍼 캐패시터의 최적화 조건을 제공하고 이를 이용해 하이브리드형 고효율 연료전지의 제조를 가능하게 함에 목적이 있다. 본 기술에 의하면 다른 전기 소자 등과 하이브리드되는 경우에도 이동이 간편하고 안정성이 우수한 전 고상형 슈퍼 캐패시터의 제작이 가능하다. 따라서 다양한 전기소자에 응용이 가능하며 특히 본 기술의 슈퍼 캐패시터와 일체화된 하이브리드 연료전지는 상온과 같은 저온에서도 높은 파워와 최대 파워 밀도를 얻을 수 있다.
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- 호남제주공공기술이전컨소시엄
- 등록일
- 2004-11-12
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일반기술
에너지·자원 > 연료전지
본 기술은 유황전극을 사용한 상온에서의 리튬이차전지의 수명향상 방법에 관한 것으로 유황과 반응성이 적은 전해질과 유황양극 활물질의 구조적인 개선을 이용한 것이다.본 기술은 공정이 간단하고 가격도 저렴하기 때문에 실제 공정에 적용하기 쉬운 장점을 가지고 있으며 리튬유황 전지에서 PEGDME(MW=500)을 전해질로 사용하고 이때 current collector로서 metal(Ni, Cu)계 mesh, foam을 사용하면 전지수명을 획기적으로 증가시킬 수 있다.
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- 한국과학기술원
- 등록일
- 2004-12-10
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에너지·자원 > 연료전지
오래전부터 회자돼 왔는바, 20세기의 후반기를 <정보통신시대>였다고 본다면, 오늘 현재 21세기의 초반기는 <에너지시대>인 것이며, 이후 중반기에 즈음하여 점차 <녹색시대:생명/식량~>로 이환될 것이라는 미래학자들의 예측은 한치도 빗나가지 않고 진행형임은 물론이고, 어느 한 시대를 풍미하는 기술개발의 선두주자는 전세계의 경제력을 흡수통일할 수 있다함은 굳이 마이크로소프트제국을 세운 빌게이츠의 예를 들지 않아도 이 시대를 살아가는 지성인이라면 다 아는 사실일 것이다.이러한 예측의 진행은, 21세기 벽두부터 몰아친 고유가행진 및 천재지변을 야기하는 재앙적 기후변화라는 당면과제에 따른 대안제시로서, 대체에너지기술개발의 시급성 및 요구를 대변해 주고 있음은 결국 다름아닌 <에너지시대>가 도래했음을 증거한다. 이러한 대체에너지기술개발중에서의 총아는 단연 수소에너지~경제체체로의 전환 및 연료전지의 상용화인 것이며, 오늘 현재 지구촌을 이룬 어느 나라치고 수소에너지경제 및 연료전지의 완벽한 상용화에 성공한 나라는 아직 없는 실정이어서, 차제에 이러한 기술 분야에서 어느 단 한가지라도 상용화에 가장 먼저 성공하는 나라가 출현하게 되면 마치 단 한개의 바늘로도 혹한기 겨우살이를 견딜만한 두터운 솜이불을 얼마든지 꿰맬 수 있듯이 나머지 분야 모두를 아우르는 선두주자가 됨은 동서고금을 통한 역사에서 많은 예를 찾아 볼 수 있을 것이다. 이에 따라, 이하는 향후 지구촌의 일원이면서도 기술 약소국인 우리 대한민국을 21세기에 도래한 <에너지시대>부터는 세계경제의 최강자로 일약 급부상시키려는 목적으로 맞춤발명한 [유체펌프]에 관한 요지의 설명이다.본 발명은 위와같이 도래한 <에너지시대>의 요구에 따라 맞춤발명한 '휴대용 메탄올연료전지(DMFC)의 엑티브적 구동을 위한 유체펌프'에 관한 것이다. 현재까지 알려진 다양한 대체에너지들 중에서도 가장 현실적인 것이 수소에너지경제체제인 것이며, 연료전지는 그 효율성은 물론 분산 및 휴대도 가능하다는 점에서 단연 돋보이는 대안기술인 것으로서, 특히 노트북을 비롯한 각종 휴대용 정보통신 등 생활가전기기 및 웰빙시대를 맞이한 례져스포츠용품들의 경우에 필수부품이기도한 전원방식의 최대 단점인 장시간 충전해야만 재사용 가능한 통상적인 배터리방식의 번거로움을, 단지 연료가 채워진 카트리지를 교환만 해주면 즉시 재사용 가능하다는 일련의 [휴대용 메탄올연료전지(DMFC)의 개발]은 그야말로 목숨걸고 도전할만한 기술우위~선점 및 경제적 파급효과와 가치가 있다. 이와같은 액체연료(메탄올 포함)를 이용하는 연료전지의 개발추세는 다양하지만 일단 크게 나누면 두가지로 분류 가능한데.. 펌프구동형을 액티브(Active Type)형이라 하고, 중력 또는 압력, 모세관현상 및 확산 등 자연적인 힘과 현상을 이용하는 방식을 패시브(Passive Type)형이라고 한다. 현재 가정용 및 산업용 등의 분산발전용으로는 대부분 액티브방식이라 해도 과언이 아닐 정도로, 장치의 크기나 무게에 그다지 제약이 없어서 종래로부터의 통상적인 펌프를 거의 그대로 채용해도 별 문제가 없으나, 휴대용의 경우에는 경박단소화라는 절대적인 조건 때문에 연료공급 등의 구동에 필요한 펌프의 개발이 아직은 미흡해서 어쩌면 초보적인 기술이라할 패시브형으로 진화하고 있는 추세인 것이다. 그러나 패시브형의 문제점은 연료전지(특히 DMFC 등의 경우)의 주요구성을 이루는 스택의 자재중에 백금 등 귀금속의 절대소요량을 과연 어떤 방법으로 줄일 수가 있겠는가 라는 난제해결에 어려움을 겪고 있는 바, 이와같이 액티브형으로 개발하자니 유체펌프의 기술이 미흡하고, 패시브형의 경우에는 귀금속의 소요량의 절약은 물론 경박단소화는 요원하기만 하다는 게 연구~개발자들의 진퇴양난적 고충인 것이다. ※ 이하, 1,000자를 넘게 되므로, 이후의 작성된 자료는 추후의 기회에 제공할 것임!2005년 12월 29일
- 등록일
- 2006-01-05
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에너지·자원 > 연료전지
본 기술은 용융탄산염 형 연료전지(MCFC)의 전극제조방법에 관한 것으로, 특히 용융탄산염 연료전지에 있어서 작동중 발생되기 쉬운 크립 및 신터링현상을 없게 하여 전지성능을 지속적으로 유지할 수 있게한 용융탄산염 형 연료전지의 전극제조방법에 관한 것이다. 겔상의 Aℓ2 O3 로부터 다공체의 Aℓ2 O3 를 제조하고, 이를 Ni 수용액에 함침 시킴에 의해 다공체 Aℓ 2 O3 의 표면에 Ni을 코팅하고, 환원분위기에서 소성하여 전극을 얻는 것이다.기존 용융탄산염 연료전지에 채용되는 애노드는 Ni 분말에 산화물분말을 첨가하거나, Ni계 합금분말을 테잎캐스팅법에 의하여 제조하고 있다. 그러나 전지운전중 크립및 신터링이 쉽게 발생되어 전지성능유지에 심한 영향을 주고 있다.본 기술의 특징은 다음과 같다. 겔상의 Aℓ2 O3 로부터 다공질체의 Aℓ2 O3 를 제조한다. 다공질체의 Aℓ2 O3 는 기공율 80% 이상, 기공크기 0.1㎛∼1㎛로 되게 제조함이 보다 바람직하다. 제조된 다공질체의 Aℓ 2 O3 를 미리 준비된 Ni 수용액 내에 함침시킨다. 이에 의해 다공질체의 Aℓ2 O3 의 전표면으로는 Ni이 코팅된다. Ni이 코팅된 다공질체의 Aℓ 2 O3 는 환원분위기에서 소성됨에 의해, 전극이 얻어지게 된다. 이렇게 제조된 전극을 전지에 사용시 전지의 성능을 약화시키는 크립 및 신터링 발생을 효과적으로 방지할 수가 있다.
- 보유기관
- 한국전력공사
- 등록일
- 2006-03-15
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일반기술
에너지·자원 > 연료전지
본 발명은 양이온 전도성 고분자 전해질막과 계면접합 특성이 우수하고 전체적으로 유연한 마이크로 연료전지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, (A) (I) 마이크로 채널이 형성된 감광성 고분자 구조체와, 상기 감광성 고분자 구조체 위에 담지된 연료 확산층을 포함하는 제1 고분자 셀; (II) 마이크로 채널이 형성된 감광성 고분자 구조체와, 상기 고분자 구조체 위에 증착된 금속으로 이루어진 집전체와, 상기 집전체 위에 담지된 촉매로 이루어지는 촉매층을 포함하는 제2 고분자 셀을 포함하며, 상기 제1 고분자 셀의 연료 확산층과 상기 제2 고분자 셀의 고분자 구조체가 접하여 있는 애노드;(B) (I) 마이크로 채널이 형성된 감광성 고분자 구조체와, 상기 감광성 고분자 구조체 위에 담지된 연료 확산층을 포함하는 제1 고분자 셀; (II) 마이크로 채널이 형성된 감광성 고분자 구조체와, 상기 고분자 구조체 위에 증착된 금속으로 이루어진 집전체와, 상기 집전체 위에 담지된 촉매로 이루어지는 촉매층을 포함하는 제2 고분자 셀을 포함하며, 상기 제 1 고분자 셀의 연료 확산층과 상기 제2 고분자 셀의 고분자 구조체가 접하여 있는 캐소드; 및(C) 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 개재되어 열압착된 양이온 전도성 고분자 전해질 막을 포함하는 마이크로 연료전지 및 그 제조 방법을 제공한다.본 발명에 따른 마이크로 연료전지는 마이크로 머시닝 기술을 이용함으로써 휴대용 전자기기뿐만 아니라 마이크로머신(MICRO-MACHINE)의 전원으로 사용할 수 있다. 또한 감광성 고분자 물질을 구조체로 사용함으로써 제작이 간편하고, 제작시 형태와 두께의 변형이 자유로워 사용자의 요구 사양에 따른 다양한 형태로의 제작이 가능하다. 더 나아가 기존의 집적 회로 제작 공정을 응용하였으므로, 공정을 진행시키기 위한 설계 및 시설 비용을 크게 절감할 수 있으며 대량 생산에의 적용도 용이하다.(A) (I) 마이크로 채널이 형성된 감광성 고분자 구조체와, 상기 감광성 고분자 구조체 위에 담지된 연료 확산층을 포함하는 제1 고분자 셀; (II) 마이크로 채널이 형성된 감광성 고분자 구조체와, 상기 고분자 구조체 위에 증착된 금속으로 이루어진 집전체와, 상기 집전체 위에 담지된 촉매로 이루어지는 촉매층을 포함하는 제2 고분자 셀을 포함하며, 상기 제1 고분자 셀의 연료 확산층과 상기 제2 고분자 셀의 고분자 구조체가 접하여 있는 애노드; (B) (I) 마이크로 채널이 형성된 감광성 고분자 구조체와, 상기 감광성 고분자 구조체 위에 담지된 연료 확산층을 포함하는 제1 고분자 셀; (II) 마이크로 채널이 형성된 감광성 고분자 구조체와, 상기 고분자 구조체 위에 증착된 금속으로 이루어진 집전체와, 상기 집전체 위에 담지된 촉매로 이루어지는 촉매층을 포함하는 제2 고분자 셀을 포함하며, 상기 제1 고분자 셀의 연료 확산층과 상기 제2 고분자 셀의 고분자 구조체가 접하여 있는 캐소드; 및 (C) 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 개재되어 열압착된 양이온 전도성 고분자 전해질 막을 포함하는 마이크로 연료전지.
- 보유기관
- 성균관대학교
- 등록일
- 2006-05-12
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일반기술
에너지·자원 > 연료전지
본 발명은 외부 전기회로와 원활한 전기적 연결을 가능하게 하는 균질한 전자전도성을 가지며, 또한 촉매층에 대한 연료와 반응기체의 원활한 접근을 가능하게 하는 다공성을 가질 뿐만아니라, 메탄올수용액과 같은 연료를 담지할 수 있고 연료전지 작동 중에는 상기 담지된 연료를 촉매층에 공급할 수 있는 다공성을 갖는, 연료전지용 전극의 개선된 확산층을 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 확산층을 포함하는 연료전지용 전극, 및 상기 확산층을 포함하는 전극을 채용한 연료전지를 제공한다.탄소 분말과 고분자 바인더를 포함하고 상기 고분자 바인더가 친수성 단량체 또는 프리폴리머; 및 소수성 단량체 또는 프리폴리머의 공중합체이며, 전기적 저항(ELECTRICAL RESISTIVITY)이 1 Ω·㎝ 이하인 연료전지용 전극의 확산층.탄소 분말과 고분자 바인더를 포함하고 상기 고분자 바인더가 친수성 단량체 또는 프리폴리머; 및 소수성 단량체 또는 프리폴리머의 공중합체이며, 전기적 저항(ELECTRICAL RESISTIVITY)이 1 Ω·㎝ 이하인 연료전지용 전극의 확산층. 외부 전기회로와 원활한 전기적 연결을 가능하게 하는 균질한 전자전도성을 가지며, 또한 촉매층에 대한 연료와 반응기체의 원활한 접근을 가능하게 하는 다공성을 가질 뿐만아니라, 메탄올수용액과 같은 연료를 담지할 수 있고 연료전지 작동 중에는 상기 담지된 연료를 촉매층에 공급할 수 있는 다공성을 갖는, 연료전지용 전극의 개선된 확산층을 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 확산층을 포함하는 연료전지용 전극, 및 상기 확산층을 포함하는 전극을 채용한 연료전지를 제공한다.
- 보유기관
- 성균관대학교
- 등록일
- 2006-05-12
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에너지·자원 > 연료전지
본 발명은 전자적으로 제어되는 액체 연료 전지 및 그 동작 제어 방법에 관한 것으로서, 액체 연료 전지는 액체 연료가 저장된 연료통; 상기 연료통에 연결된 제1 배관; 상기 제1 배관에 설치되어 액체 연료의 공급을 조절하는 제1 펌프; 상기 연료통으로부터 공급받은 액체 연료를 소정의 액체와 혼합하여 혼합 연료를 공급하는 혼합 연료 탱크; 상기 혼합 연료 탱크에 연결된 제2 및 제3 배관들; 상기 제2 배관에 설치되어 상기 혼합 연료의 공급을 조절하는 제2 펌프; 상기 제2 및 제3 배관들에 연결되며, 상기 제2 배관을 통해서 공급받은 혼합 연료를 화학 반응시켜서 전력을 생성하는 스택; 상기 스택에서 출력되는 전류를 감지하는 전류 감지부; 및 상기 전류 감지부와 상기 제1 펌프에 연결되며, 상기 전류 감지부의 출력을 받아서 상기 스택에서 사용되고 있는 액체 연료의 농도를 측정하고, 상기 액체 연료의 농도가 기준 농도치보다 낮아질 경우에는 상기 제1 펌프를 작동시켜서 상기 연료통으로부터 상기 혼합 연료 탱크로 액체 연료가 공급되게 하여 상기 스택에서 사용되는 액체 연료의 농도를 높여주는 전자 제어부를 구비함으로써 액체 연료 전지는 전자적인 제어에 의해 항상 일정한 전력을 공급한다.액체 연료가 저장된 연료통;상기 연료통에 연결된 제1 배관;상기 제1 배관에 설치되어 액체 연료의 공급을 조절하는 제1 펌프;상기 연료통으로부터 공급받은 액체 연료를 소정의 액체와 혼합하여 혼합 연료를 공급하는 혼합 연료 탱크;상기 혼합 연료 탱크에 연결된 제2 및 제3 배관들;상기 제2 배관에 설치되어 상기 혼합 연료의 공급을 조절하는 제2 펌프; 상기 제2 및 제3 배관들에 연결되며, 상기 제2 배관을 통해서 공급받은 혼합 연료를 화학 반응시켜서 전력을 생성하며, 상기 혼합 연료의 농도가 기준치보다 낮아지면 낮은 전류를 출력하는 스택;상기 스택에서 출력되는 전류의 크기를 감지하는 전류 감지부; 및상기 스택과 전류 감지부와 외부 단자와 제1 펌프 및 제2 펌프에 연결되며, 상기 전류 감지부의 출력을 받아서 상기 스택에서 사용되고 있는 액체 연료의 농도를 측정하고 상기 액체 연료의 농도가 기준 농도치보다 낮아질 경우에는 상기 제1 펌프를 작동시켜서 상기 연료통으로부터 상기 혼합 연료 탱크로 액체 연료가 공급되게 하여 상기 스택에서 사용되는 액체 연료의 농도를 높여주는 제1 스위칭부, 및 상기 스택이 작동하지 않는 상태에서 상기 외부 단자에 외부 전압이 인가되면 상기 외부 전압을 상기 제2 펌프에 전달하여 상기 제2 펌프를 작동시키고 상기 스택으로부터 출력전압이 출력되면 상기 외부 단자와 상기 제2 펌프의 연결을 끊고 상기 스택의 출력전압을 받아서 이를 상기 제2 펌프에 인가하여 상기 제2 펌프를 작동시키는 제2 스위칭부를 구비하는 전자 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자적으로 제어되는 액체 연료 전지.
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- 성균관대학교
- 등록일
- 2006-05-12
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에너지·자원 > 연료전지
<원리 및 구성>본 기술은 스택형 연료 공급 장치를 구비한 연료전지에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 각각의 단위전지당 성능이 균일하며, 제작이 용이하고, 에너지 밀도가 향상된 스택형 연료 공급 장치를 구비한 연료전지에 관한 것이다. <중요성 및 독창성>본 기술은 육면체 지그의 내부에 장착되고, 연료가 흐르는 채널을 갖는 복수개의 바이폴라 플레이트, 상기 각 바이폴라 플레이트에 동시에 연료를 공급하는 연료 주입 장치 및 상기 각 바이폴라 플레이트로부터 동시에 연료를 배출하는 연료 배출 장치를 갖는다는 점에서 그 중요성과 독창성이 있다고 할 수 있다.<특징 및 장점>-연료전지의 연료주입/배출 장치는 다수의 채널로 동시에 연료를 주입/배출할 수 있는 연료공급장치를 이용하고, 이에 의해 각 단위 전지 당 연료가 균일하게 주입되고 배출됨으로써 스택형 연료전지에서 균일하고 우수한 성능을 내는 단위전지의 구성이 간으하며, 적은 연료로도 높은 연료효율을 내는 직접메탄올 연료전지를 제공할 수 있다.- 연료를 동일한 방향으로 주입 및 배출하는 새로운 채널구조는 낮은 유로저항과 균일한 유로를 형성함으로써 단위전지의 성능을 증가시키고, 소형 펌프만으로도 연료의 흐름을 원활하게 할 수 있으므로 연료 공급에 의한 추가적인 전력손실을 줄일 수 있다.- 본 기술에 따른 스택 체결방법은 전체 연료전지 시스템의 부피를 줄이고, 무게를 획기적으로 줄일수 있는 방법으로써, 이 방법을 이용하면 에너지 밀도를 개선할 수 있으며, 스택 체결시 발생하는 편차와 조립의 어려움을 줄일수 있으므로 연료전지를 용이하게 대량으로 제작할 수 있는 효과가 있다.
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- 성균관대학교
- 등록일
- 2006-05-30
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에너지·자원 > 연료전지
* 원리 및 구성본 기술은 연료를 담는 용기 및 상기 용기로부터 애노드로 상기 연료를 공급하기 위한 수단에 대한 필요성이 제거되어 용이하게 소형화할 수 있으며, 각각의 MEA에 대하여 그리고 각 애노드의 면적 방향에 따라서 연료의 공급량이 균일하게 분포되는 직접 메탄올 연료전지를 제공한다.* 배경기존의 직접메탄올 연료전지는 메탄올 수용액 연료를 담는 용기과 상기 용기로부터 애노드로 메탄올 수용액 연료를 공급하기 위한 수단을 구비하여야 하므로, 2차 전지와 같이 소형화하기가 용이하지 않으나 본 기술은 소형화가 가능하도록 개발하였다. * 중요성 및 독창성본 기술은 연료를 담는 용기 및 상기 용기로부터 애노드로 연료를 공급하기 위한 수단에 대한 필요성이 제거되어 소형화가 가능하며, MEA에 대한 그리고 각 애노드의 전 면적에 걸쳐서 연료 공급량이 균일하게 분포되는 직접메탄올 연료전지이다.* 주요 적용 제품 연료전지 * 특징 및 장점- 첫째, 별도의 연료통 및 연료공급수단을 필요로 하지 않으므로 구성이 간단하고 제작이 용이하며 형태변형이 자유로울 뿐 아니라 소형화가 가능하다.- 둘째, 각각의 MEA에 대한 연료 공급량의 균일성 및 각 애노드 내에서 전 면적에 걸쳐 연료공급량의 균일성이 향상되어 효율적이다.- 셋째, 메탄올 크로스오버 발생의 염려없이 고농도의 메칸올 수용액을 연료로서 사용할 수 있기 때문에 에너지 밀도 및 출력밀도가 향상된다
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- 성균관대학교
- 등록일
- 2006-05-30
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에너지·자원 > 연료전지
* 원리 및 구성 본 기술은 연료전지용 고분자 나노복합막, 그의 제조방법 및 이를 구비하는 연료전지에 관한 것으로, 상용 나피온 고분자에 층상이중수산화물을 분산시켜서 제조된 본 기술의 고분자 나노복합막은 나피온 고분자 막에 비하여 이온 전도도가 우수하고, 막을 투과하는 가스 투과성은 낮으며, 음극에서의 반응 연료의 크로스오버 현상이 적어서 궁극적으로는 이를 채용하는 연료전지의 성능을 증대시킬 수 있다.* 배경크로스오버 현상을 해소하기 위한 방법으로 FTFE와 츨루오로아이오노머의 상화 복합체 고분자막인 고어- 셀렉트를 사요하거나, 소수성을 띠는 다공성 막을 고문자 전해질 박에 넣어 복합체 막으로 제조하는 등의 방법이 개발되었으나 본 기술은 연료전지 성능 저하의 주원인인 연료크로스 오버혀상을 감소시켜 FEFC의 에너지 밀도를 증가시킴으로써 높은 전력밀도를 갖는 FEFC를 제조하고자 하였다. * 중요성 및 독창성 본 기술의 고분자 나노복합막은 나피온 고분자 막에 비하여 이온 전도도가 우수하고, 막을 투과하는 가스 투과성은 낮으며, 음극에서의 반응 연료의 크로스오버 현상이 적어서 궁극적으로는 이를 채용하는 연료전지의 성능을 증대시킬 수 있다.* 주요 적용 제품 연료전지 * 특징 및 장점 - 첫째, 연료전지 성능 저하의 주원인인 연료의 크로스 오버 현상을 해결할 수 있다. - 둘째, 고분자 나노복합막 고분자 연료전지는 에너지 밀도가 증가되고 고농도의 연료를 사용함으로써 높은 전력밀도를 가질 수 있다. - 셋째, 전지 내부에 단위부피당 연료의 농도를 충분히 증가시킬 수 있으며 이로인해 출력밀도가 높아지고 전지의 수명이 증가한다- 넷째, 본 기술에 의하여 제조된 고분자 나노복합막은 마이크로 연료전지 또는 소규모 이동 전원용 연료전지 등에 다양하게 적용될 수 있다.
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- 성균관대학교
- 등록일
- 2006-05-30
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에너지·자원 > 연료전지
본 발명은 연료전지용 수소이온전도성 고분자전해질용 복합막 및 하이브리드막의 제조와 관련된 것으로, 무기충진제의 분산을 균일하게 하여, DMFC 응용시 메탄올 투과도를 현저히 낮추며, 더해진 친수성기의 도입을 통해 반응성기와 강한 상호작용력을 갖는 바운드 워터의 함량을 증가시켜 수소이온전도도를 향상시키며, 균일한 고분자구조의 형성을 통해 고분자전해질의 수화안정성문제를 현저히 해결한 상용화제가 도입된 수소이온전도성 고분자전해질 복합막에 관한 것이다.본 발명의 수소이온전도성 고분자전해질 복합막은 상용화제의 도입을 통해 수소이온전도도의 증가 및 메탄올 투과도의 급격한 감소, 높은 선택도와 다양한 물리적, 화학적, 및 수화안정성을 현저하게 향상시켜 기존 고분자의 성능에 대한 시너지효과를 갖는 수소이온전도성 복합막에 관한 것이다. 본 발명의 상용화제를 포함하는 수소이온전도성 고분자막은 전기에너지로 구동되는 기기들을 위한 연료전지용 고분자전해질막으로 사용되어, 전자/정보통신, 항공/우주, 환경/에너지, 수송, 절밀기계/화학산업에 이용될 것으로 기대되며, 특히, PEMFC 및 DMFC의 고분자전해질로 그 응용이 기대된다.
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- 한양대학교
- 등록일
- 2006-05-22
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일반기술
에너지·자원 > 연료전지
본 발명은 리튬 2차 전지용 3Ｖ급 양극활물질 및 그 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 탄산염 공침법(carbonate co-precipitation method)을 이용하여 조성식 Li1+x[MyMn(2-y)]O4-zSz(0≤x≤0.1, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.5, M=Mn, Ni 및 Mg 중 어느 하나임.)인 입자크기 5~20㎛ 의 구형의 파우더를 제조한 후, 400℃~900℃로 1시간-30시간 하소시켜 최종의 3V급 리튬 2차 전지용 스피넬 양극활물질을 제조하는 방법이다. 탄산염 공침법 공정시 사용되는 금속전구체로는 각 금속(리튬, 니켈, 망간, 니켈, 마그네슘)의 질산염, 초산염, 황산염, 수산화염, 탄산염, 산화염을 사용하였다. 본 발명의 스피넬 복합산화물은 3V 영역(2.4-3.5V 전위영역)에서 충/방전 회수가 진행됨에도 불구하고 구조변이가 발생하지 않아 그 수명 특성이 우수하였고, 그 방전 용량도 100~120 mAh/g 으로 우수한 특성을 가지고 있다.본 발명은 리튬이차전지의 양극활물질의 원재료의 제조에 관한 기술로써, 리튬 이차전지용 양극물질을 구형의 1차 분말로 제조하여 적용한 기술로써, 산화물 형태의 안정한 3V급 스피넬 복합산화물의 제조가 용이하고, 이를 이용한 리튬이차 전지의 제조가 가능하다. 본 발명의 스피넬 산화물은 입자의 크기가 균일하고, 입자의 형태가 구형을 이루고 있으며, 이를 양극활물질로 사용하는 전지는 3V전위에서의 평탄면이 우수하고, 수명특성이 우수하다. 또한 본 발명에서 황이 부분 첨가된 활물질은 고용량을 나타내며, 고율특성이 매우 우수한 장점을 가진다.
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- 한양대학교
- 등록일
- 2006-05-22
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일반기술
에너지·자원 > 연료전지
본 발명은 내부의 핵부분은 (Li[MxMn1-x]2O4)1-z (M은 Ni, Co, Mg, Zn, Ca, Sr, Cu, Zr, P, Fe, Al, Ga, In, Cr, Ge 및 Sn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나이상의 원소이고, 0.01≤x≤0.2, 0.01≤z≤0.5)이고, 껍질부분은 (Li[M’yMn1-y]2O4)z (M’은 Ni, Mg, Cu 및 Zn 이루어진 군에서 선택되는 하나이상의 원소이고, 0.01≤y≤0.5, 0.01≤z≤0.5)의 이중층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 핵껍질 다층구조를 가지는 리튬이차전지용 양극 활물질에 관한 것이다. 본 발명에 따른 리튬이차전지용 양극 활물질은 내부 핵물질은 고용량, 고출력 특성을 가지는 4V 스피넬계 망간 양극, 전해질과 접하는 외부 껍질은 열적 안전성과 수명특성이 우수한 5V 스피넬 전이금속혼합계 양극으로 구성되어 수명특성이 개선되며 열적 안전성이 우수한 효과가 있다.본 발명은 리튬이차전지의 양극활물질의 원재료의 제조에 관한 기술로써, 리튬이차전지용 망간탄산화물을 구형의 분말로 제조하고, 이중층(핵/껍질) 구조를 적용한 기술로써, 전해질과의 안정성이 우수하며, 탭밀도가 높으며, 단분산 스피넬 복합산화물의 제조가 용이하고, 이를 이용한 리튬이차전지의 제조가 가능하다. 이와 같이 본 발명에 의한 탄산염 공침법을 사용하여 제조된 이중층 핵․껍질(core/shell) 구조를 갖는 양극 활물질은 구형이며 밀도 높은 분말의 스피넬 구조로서, 내부는 고용량 특성을 가지고 전해질과 접하는 외부는 열적 안전성이 우수하여 리튬이차전지용 양극활물질에 사용하는 경우 용량과 충전밀도가 높고 수명특성이 우수한 장점을 가진다.
- 보유기관
- 한양대학교
- 등록일
- 2006-05-22
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에너지·자원 > 연료전지
*원리 및 구성본 발명은 직접메탄올 연료전지(DMFC)용 술폰산 함유 폴리아릴에테르벤즈이미다졸 전해질 및 이를 이용한 전해질 복합막에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내열성, 기계적 물성 및 용해성 등의 우수한 성질을 가지고 있는 술폰산 함유 폴리아릴에테르벤즈이미다졸을 반복단위로 하는 신규의 고분자 전해질과, 상기한 고분자 전해질을 지지체에 코팅하여 제조된 것으로 이온전도도 및 메탄올 투과도가 현저히 감소되어 직접메탄올 연료전지(DMFC)의 전해질막으로 유용한 전해질 복합막에 관한 것이다.*배경연료전지는 작동되는 온도와 전해질에 따라 크게 5가지로 대별되는 바, 알칼리 연료전지(AFC), 인산형 연료전지(PAFC), 용융탄산염형 연료전지(MCFC), 고체산화물 연료전지(SOFC), 고분자전해질 연료전지(PEMFC) 및 직접메탄올 연료전지(DMFC)가 있다. 그 중, 직접메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)는 1951년 Kordesh와 Marko에 의해 처음 개발된 것으로(Oesterr. Chem. Ztg., 1951, 52, 125), 메탄올을 직접 연료로 사용하기 때문에 연료개질기가 필요 없어 소형 휴대용 전자장비의 전원으로서 적합하다. 직접메탄올 연료전지(DMFC)는 그 구성에 있어서 심장부에 해당하는 전해질막과 전극촉매의 결합체(Membrane Electrode Assembly, MEA)가 전체 연료전지 제조비용 중 수송용일 경우에는 약 45%, 휴대용일 경우에는 56%를 차지한다. 직접메탄올 연료전지의 개발에 있어, 중요한 핵심요소 중의 하나가 이온전도성 고분자 전해질막의 개발이다.*종래기술이온전도성 고분자 전해질막으로서는, 최초로 폴리스티렌-디비닐벤젠 술폰산과 술폰화된 페놀 포름알데히드의 탄화수소 형태의 고분자가 연구되었으나, 산화제에 의해 하이드로퍼옥사이드 라디칼을 형성하며 C-H 결합이 끊어지는 것으로 보고됨으로써 불소 치환된 스티렌계 고분자로 대체되었다. 1960년대 초 미국 듀폰사는 과불소계 수소이온교환막인 Nafion을 개발하였고, 현재까지 연료전지용 이온교환막으로 사용되어 오고 있다. 일본의 아사히 글라스사에서는 양이온교환기로 술폰산기 대신 카르복실기를 갖는 Flemion을 개발하였고 100%에 가까운 높은 이온선택도를 나타내었으나, 전도도면에서는 Nafion 보다 낮은 값을 나타내었다. 상기한 바와 같이, 과불소계 고분자 전해질막은 내화학성, 내산화성, 우수한 이온전도성을 가지고 있으며 이미 상업화된 재료로서의 장점을 가지고 있으나 높은 가격과 제조 시 발생하는 독성의 중간생성물로 인한 환경오염의 문제가 지적되고 있다. 특히, 직접메탄올 연료전지(DMFC)용으로 적용 시 높은 메탄올 투과도 및 100 ℃ 이상에서 함수율 감소로 인한 이온전도도의 급격한 감소 및 막의 연화 등의 문제로 인하여 상용화의 걸림돌로 작용하고 있다.*특징 및 장점1)우수한 이온전도성르 가짐.2)동시에 메탄올 투과도를 현저히 감소시킴.3)직접메탄올 연료전지(DMFC)용 고분자 전해질막의 성능을 크게 개선할 수 있음.
- 보유기관
- 한국화학연구원
- 등록일
- 2006-11-27
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에너지·자원 > 연료전지
연료전지 분리판의 경우에 전해질에 장시간 담지되어 있으므로 내식성이 확보되고, 내식성을 가지면서도 우수한 전기전도도를 가지는 것이 필요하다.그러나 성형성 및 가격대비 성능이 우수한 금속재의 경우에 내식성 확보를 위해서는 일반적으로 부동태 피막의 형성이 필수적이다. 이러한 부동태 피막은 전기전도도를 떨어뜨리는 문제점이 있으므로 기지는 금속재의 특성을 가지면서도 부동태 피막 효과를 최소화하면서 내식성을 확보하는 금속계 분리판의 개발이 필요하다.본 기술은 1.부동태 피막을 가져 내식성을 가지는 스테인리스강을 모재로 준비하는 단계 및, 2. 모재의 표면에 NbC를 포함하는 침입형 탄화물을 콜드스프레이 방법으로 코팅하는 단계를 포함하는 연료전지 분리판의 제조방법에 관한 것이다. (특허등록결정)이를 통하여 본 기술의 연료전지 분리판의 경우에는 내식성을 가지면서도 장시간 우수한 전기전도도를 가지는 특성을 가진다.일반적으로 스테인리스 스틸은 높은 내식성을 가지는데, 이는 스테인리스 스틸의 합금성분 중 Cr이 견고한 조직의 크롬산화물을 표면에 형성하기 때문입니다. 이러한 부동태 피막은 내식성을 향상시키는데는 도움이 되나 분리판의 접촉저항을 증가시키는 문제점이 있습니다. 따라서 본 기술에서는 전도도 및 내식성이 우수한 탄화물 입자를 초음속으로 분사하여 코팅하는 콜드 스프레이 공정을 통하여 한번의 공정으로 이러한 부동태 피막을 제거하고 전기전도도가 우수한 모재와 전기전도도와 내식성이 우수한 탄화물층이 바로 결합하여 모재 및 코팅층이 모두 전자 전달에 참여하여 낮은 접촉저항은 물론 연료전지의 운전중에 높은 전기전도도를 유지하도록 하는 것입니다.따라서 별도의 부동태 피막 제거 공정의 처리없이 콜드스프레이만으로 부동태 피막을 제거하게 되고, 이와 같은 부동태 피막이 제거됨과 동시에 전기전도도가 우수한 탄화물이 모재에 파고들게되어 신규의 부동태 피막이 생성되기 이전에 탄화물과 모재의 결합이 이루어집니다. 또한 이러한 결합은 순식간에 부분적인 융착으로 이루어지기 때문에 이후에 그 결합계면에 다시 부동태 피막이 형성되지 않습니다. 따라서 콜드스프레이 공정 하나만으로 부동태 피막이 없는 모재와 전기전도도가 높으며, 화학적으로 안정한 탄화물이 결합하는 복합재를 제조할 수 있습니다. (여기서 탄화물이 결합한 부분은 탄화물에 의하여 내식성을 확보하고, 탄화물이 결합하지 않은 모재 부분은 다시 부동태 피막이 형성되므로 모재는 더 이상 부식이 발생하지 않는 상태로 되면서 모재의 내부도 전기전도에 기여할 수 있고, 내식성을 확보할 수 있게 됩니다.) 이에 따라 형성되는 분리판의 단면은 부동태 피막을 가지지 않는 스테인리스 스틸 모재와 이의 상부에 직접 결합하는 탄화물의 1층 피막구조로 이루어집니다.
- 보유기관
- (주)KIC
- 등록일
- 2007-08-27
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