기술번호
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KST2014067326
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자료제공기관
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미래기술마당
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기술공급기관
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기술명
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직접탄소 연료전지의 연속적 연료공급 시스템
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기술개요
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1) 본 기술은 부산대학교 이동근 교수가 특허권 1건(미공개)을 문헌으로 공지화한 “직접탄소 연료전지의 연속적 연료공급 시스템 "에 관한 기술로서, 연료를 연속적으로 공급할 수 있도록 한 직접탄소 연료전지의 연속적 연료공급시스템 및 연속적 연료공급 시스템을 구비한 직접탄소 연료전지에 관한 것임 - 국가R&D사업 조사 및 분석 분류의 응용단계에 있으며, 지식경제 R&D사업 TRL 3단계(연구실 규모의 기본 성능 검증)에 속하는 기술로서, 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계 - 해당 기술군에 대한 기술동향은 국내 관련 기술들이 최근 들어 급증하여 많은 연구 그룹들이 본 연구영역에 참여하고 있고, 이에 따른 시장동향도 증가하여 기술적 우위성을 통한 시장 확보가 전제 되어야 함
2) 연료전지는 고효율, 무공해 등의 장점을 갖고 있어 각광 받고 있는 신에너지기술 중의 하나이며 고분자전해질 연료전지(PEMFC), 고체산화물 연료전지(SOFC), 직접 메탄올 연료전지(DMFC) 등과 같이 다양한 형태로 연구가 진행되고 있음 - 직접탄소 연료전지(DCFC)는 사용되는 전해질의 종류에 따라 대별 할 수 있으며, 현재까지 용융탄산염, 용융수산화물 및 고체산화물 전해질을 사용하는 DCFC가 연구됨. 하지만 불연속적인 연료공급의 문제와 제한적인 삼상계면(전극, 연료와 전해질이 동시에 접촉 하는 지점)의 형성으로 활성도 저하문제 등의 한계가 있음
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개발상태
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기능 및 개념 검증
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기술의 우수성
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1) 연료전지의 연속적 연료공급 시스템 및 이를 포함하는 직접탄소 연료전지에 관한 것으로, 캐소드 전극; 포어에 연료입자가 내포된 다공성 금속으로 형성되는 애노드 전극; 및 전해질;로 이루어지고, 애노드 전극에서 소진되어 전해질에 포함된 연료입자를, 전해질의 유동에 의하여 포어 내부로 침투되도록 하는 것을 특징으로 함
- 표면적이 넓은 다공성 금속을 이용하여 전극의 표면적을 극대화하고, 연료 입자를 다공성 금속에 침투시켜 전극과 연료의 접촉면적을 증가시키고, 다공성 금속 표면을 산화물로 코팅함으로써 젖음성을 향상시켜, 삼상계면의 접촉을 극대화하고 불연속적인 연료공급의 문제를 해결하여 연료전지의 효율을 현저하게 향상시킬 수 있음
2) 본 발명에 따르면, 직접탄소 연료전지의 연속적 연료공급 시스템에 의하면, 애노드 전극으로서 포어에 연료입자가 내포된 다공성 금속을 포함함으로써 연료와 전해질, 전극의 접촉면적을 최대한 증대시켜 삼상계면을 극대화하고, 전기화학반응에 의하여 소진된 연료입자를 전해질의 유동에 의하여 다시 포어 내부로 침투되도록 함으로써 연료가 연속적으로 공급되도록 하는 효과가 있음
- 또한, 다공성 금속 표면을 산화물로 코팅함으로써 전해질과 전극의 접촉각을 최소화하여 젖음성을 향상시켜, 전극과 전해질의 친화도를 증가시킨 효과가 있음
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응용분야
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1) 연료전지
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시장규모 및 동향
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1) 국내 주요 출원인으로는 “삼성SDI㈜”, “현대자동차㈜”, “엘지전자㈜” 등이 있으며, 해외 주요 출원인으로는 “Toyota Jidosha(JP)”, “Honda Motorl(JP)", "삼성SDI㈜(KR)" 등이 있음 - 연도별 출원동향을 보면, 국내 및 국외 출원은 2000년 이후 급격한 상승세를 보이며 국내 동향은 2006년 가장 많은 출원을 보였고, 해외 출원은 2007년 가장 높은 출원을 보이고 있지만, 이후 출원건수가 다소 감소하고 있는 것으로 나타남
2) 전 세계적으로 연료전지 시스템 제조량이 증가함에 따라 소재/부품 시장도 동반하여 성장하고 있으며, 연료전지 시장 진입이 본격화될 2015년 이후는 더욱 폭발적으로 성장할 것으로 전망됨 - 현재 연료전지 소재/부품 시장은 미국, 일본, 독일 등의 몇몇 소재 전문 업체에서 독점적으로 장악하고 있으며, 지속적인 기술개발로 시장점유율을 유지하고 있음 - 2012년부터 주요 발전사업자를 대상으로 총발전량 중 일정 부분을 신재생에너지로 생산해야 하는 의무할당제(RPS)가 본격적으로 시행되어 한전 발전자회사 등 발전사들의 연료전지 도입이 증가할 것으로 예상됨 - 2013년 우리나라의 연료전지 시장은 약 1억 3천만달러 규모로 응용분야 중 발전용 연료전지가 70% 정도를 차지함 - 현재 발전용 연료전지 시장 대부분을 점유하고 있는 MCFC가 당분간 시장 성장을 견인할 것으로 판단되며 그린홈 100만호 보급사업 추진으로 건물용 PEMFC도 전체 수요 확대에 기여할 것으로 예상됨
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희망거래유형
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사업화적용실적
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도입시고려사항
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