연료 전지 소개 및 기술 동향 (신소재 화학 졸업 리뷰 논문)

소개

"연료 전지 소개 및 기술 동향 (신소재 화학 졸업 리뷰 논문)"에 대한 내용입니다.

목차

제 1 장 서 론

제 2 장 연료 전지 소개
2.1 연료 전지란
2.2 연료 전지의 원리
2.3 연료 전지 타입별 주요 특성

제 3 장 연료 전지 및 전극 소개
3.1 Alkaline fuel cell과 전극
3.2 Phosphoric acid fuel cell과 전극
3.3 Solid oxide fuel cell과 전극
3.4 Proton Exchange Membrane Fuel Cell과 전극
3.5 microbial fuel cell과 전극
3.6 Direct Methanol Fuel Cell과 전극

제 4 장 연료 전지의 활용
4.1 자동차
4.1.1 수소연료자동차
4.1.2수소연료자동차 현황 및 전망
4.1.3 수소연료자동차 주요부품 별 국내외 기술 현황
4.2 발전소
4.2.1 발전용 연료 전지 종류
4.2.2 발전용 연료 전지 동향 및 발전 방향
4.3 휴대용 연료 전지
4.3.1 군용 휴대형 전원 현황
4.3.2 군용 휴대형 전원 개발 현황
4.3.3 군용 휴대형 전원 발전 방향

제 5 장 결론
5.1 경제적인 측면
5.2 기술적인 측면
5.3 총평

본문내용

현대 사회는 급격한 산업의 발달에 의해 에너지원 중의 하나인 화석연료의 소비가 가파르게 급증하고 있다. Fig. 1을 보면화석 연료인 석유, 석탄 그리고 천연 가스 등전체 에너지 소비량의 85%을 차지하고 있으며, 사용량은 매년 증가하는 것을 볼 수 있다. 화석 연료를 에너지원으로 사용시 탄소 화합물이 부산물로 생산된다는 단점이 있다. Fig. 2을 보면 탄소화합물에 의한 지구온난화로 인해 매년 온도가 증가하는 것을 볼 수 있다. 온도 상승으로 인하여 해수면 상승, 기후 변화 등 여러 환경 문제가 발생하고 있다. 이런 탄소화합물의 부산물들에 의한 대기오염과 지구온난화에 대한 문제는 전 세계의 중요한 이슈 중에 하나라고 할 수 있다. 화석 연료의 대체 자원으로 원자력 발전이 있다. 원자력 발전은 현재 국내의 에너지 생산량의 26%를 담당하고 있다. 이유는 핵 분열 에너지를 이용하는 원자력 발전은 효율이 매우 좋기 때문이다. 우라늄 1kg을 핵분열시켜 만들 수 있는 에너지는 석유 200만 리터와 비슷할 정도로 큰 에너지 효율을 가진다. 또한, 탄소 배출량도 화석 연료에 비해 매우 적다. 하지만 원자력발전 가동 시 한 순간의 실수로 문제가 생긴다면 작은 나라를 지울 수 있을 정도로 매우 위험성이 크고, 그 주변에 있는 나라 또한 위험해질 수 있다는 단점을 가진다. 이렇듯 화석 연료와 핵분열은 장점도 존재하지만 친환경적이지 못하고, 앞서 소개한 단점을 가진다. 이산화탄소에 의한 지구온난화현상과 원자력발전에 의한 방사능 물질을 줄이기 위해 여러 선진국들을 중심으로 국제환경규약을 더욱 강화하고 있다. 이에 따른 환경문제 해결을 위한 친환경 신재생에너지를 이용한 전력생산에 대한 지원과 연구 그리고 관심이 높아지고 있다.
이 글을 통해 화학 에너지를 이용하여 전기 에너지, 열에너지를 생산하는 친환경적인 화학 전지의 일종인 연료 전지를 소개하고자 한다.

참고자료

· R. Rohde, Global Temperature Report for 2018, 2019
· H.Ritchie, M. Roser, Renewable Energy, 2018
· Srivastava, HC Nootan ISC Chemistry (12th) Edition 18, pp. 458–459, Nageen Prakashan (2014)ISBN *************
· Yu Luo, Ningsheng Cai, in Hybrid Systems and Multi-energy Networks for the Future Energy Internet, 2021
· Fuel CellsArchivedNovember 23, 2010, at the Wayback Machine
· Sammes, N., Bove, R., & Stahl, K. (2004). Phosphoric acid fuel cells: Fundamentals and applications. Current Opinion in Solid State and Materials Science, 8(5), 372–378.doi:10.1016/j.cossms.2005.01.001
· Laosiripojana, N., Wiyaratn, W., Kiatkittipong, W., Arpornwichanop, A., Soottitantawat, A., Assabumrungrat, S.: Reviews on solid oxide fuel cell technology. Eng. J. 13, 65–83 (2009).
· Basu, R.N.: Materials for solid oxide fuel cells. Recent Trends Fuel Cell Sci. Technol. (2007).
· Marina, O.A., Pederson, L.R., Williams, M.C., Coffey, G.W., Meinhard, K.D., Nguyen, C.D., Thomsen, E.C.: Electrode performance in reversible solid oxide fuel cells. J. Electrochem. Soc. 154, B452 (2007).
· Lee, K.T., Yoon, H.S., Wachsman, E.D.: The evolution of low temperature solid oxide fuel cells. J. Mater. Res. 27, 2063–2078 (2012).
· 박재량 임탁형 외 5인 : SOFC용 LSCF/CGO 공기극의 제조 및 특성연구, 한국수소및신에너지학회논문집 vol.21, no.1, pp. 19-25 (7 p)(2010).
· Bastidas, D.M., Tao, S., Irvine, J.T.S.: A symmetrical solid oxide fuel cell demonstrating redox stable perovskite electrodes. J. Mater. Chem. 16, 1603–1605 (2006).
· Istomin, S.Y., Antipov, E.V.: Cathode materials based on perovskite-like transition metal oxides for intermediate temperature solid oxide fuel cells. Russ. Chem. Rev. 82, 686–700 (2013).
· A. Pesce, A. Hornés:3D printing the next generation of enhanced solid oxide fuel and electrolysis cells, Journal of Materials Chemistry Aissue 33 (2020)
· Lee, H. J., Choi, Y.-W., Yang, T.-H., Bae, B. C., 2014, “Hydrocarbon composite membranes with improved oxidative stability for PEM
· FC”, J. Korean Electrochem. Soc., 17(1), 44-48 .
· Yuk, J. O., Lee, S. J., Yang, T.-H., Bae, B. C., 2015, “Synthesis and characterization of multi-block sulfonated poly(arylene ether sulfone) polymer membrane with different hydrophilic moieties for PEMFC”, J. Korean Electrochem. Soc., 18(2), 75-80.
· Lee, S. Y., Kim, H. J., Nam, S. Y., Park, C. H., 2016, “Synthetic strategies for high performance hydrocarbon polymer electrolyte membranes (PEMs) for fuel cells”, J. Membr. Sci., 26(1), 1-13.
· poggi-Varaldo H.M, H.F Giovanni., 2015, “Characteristics of a single chamber microbial fuel cell equipped with a low cost membrane”, November 2015International Journal of Hydrogen Energy 40(48)
· Korean Chem. Eng. Res., Vol. 58, No. 3, August,2020
· C.H Park, S.Y Lee, D.S Hwang etc. “Nanocrack-regulated self-humidifying membranes”,Nature volume 532, pages480–483 (2016)
· Global FCEV Volume Tracker, SNE Research, 2020,12
· Hydrogen Fuel Cell Vehicles are Future of the Automobile, Information Trends, 2016, 9
· 김선덕, 수소연료전지발전소에 공들이는 지자체, 서울경제, 2021,4
· Andy Hecht, “Pt price”, Investing, 2020,11
· KEA Brief Issues of Energy, No.174, 2017.9
· Ministry of Trade, Industry and Energy, Policy Directions for Spreading Electric Hydrogen Vehicles, 2018.06[27] KB금융지주 경연연구소
· 김재경, 수소연료전지 자동차(FCEV) 충천용 수소 시장조성을 위한 정책연구, 2018,3
· 김재경, 수소경제 로드맵 이행을 위한 세부전략과 과제, 2019,08
· 고체전해질 소재기술(1)-제3장 연료전지용 소재기술-신소재경제신문·재료연구소 공동기획 소재기술백서, 2016
· Kim J.H, Park J.H, Flash light sintering of screen printed Fe2O3 doped 8YSZ electrolyte for SOFC, 대한기계학회, 2019,11
· Gi-Woong Pak, Su-Won Yun, YonA, study of well-aligned ZnO nanorod array for PEMFC cathode catalysts using the hydrothermal growth method, 대한기계학회 춘추학술대회 , 2017.5, 299-300
· Jaehoon Choi.Jangyoung Choi, Research Status of Hydrogen Fuel Cell System Based on Hydrogen Electric Vehicle, 에너지공학 ISSN 1598-7981, 제29권 제4호(2020)
· 김정규, A study on spreading the supply of stationary fuel cells, 영남대학원, 2019
· 김신희, 국내 수소발전(연료전지) 현황과 과제,KDB미래전략연구소, 2021,07
· 이태호, 경기그린에너지 연료전지발전소 건설 및 운영 현황, 전기저널, 73-76(4Page) 20104,07
· JG Kim, TJ Lee, A Study on Spreading the Supply of Stationary Fuel Cells, 한국에너지기후변화학회 학술대회 , 2019.05, 33-33
· (1 pages)
· 홍원표, 강수현, 충남 수소연료전지 응용산업 활성화 방향: 지게차를 중심으로, 2018
· 홍보기, 정병헌, 김택수, 연료전지의 고분자 전해질막-전극 접합체용 전극의 분리방법과 그 장치, 2014,10
· 임동하, 자동차 분야 수소연료전지시스템 소개와 선박 적용을 위한 핵심기술, 2019
· 신중표, 이참래, 이홍기, 신재생에너지원인 수소연료전지의 원리와 응용, 기획시리즈, 2012
· Hamdi Abdi, Mohammad Salehimaleh, Fuel Cells, 2017
· Bilal Abderezzak, in Introduction to Transfer Phenomena in PEM Fuel Cell, 2018
· Avishek Majumder, Microbial fuel cells for harvesting electricity, Kjpargeter on Freepic, 2018,11
· Yu Hwa Lee , R&D Trends and Technology Development Plan on Portable Fuel Cell for Future Soldier System, Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, Vol. 21, No. 6 pp. 618-624, 2020
· Slobodan Petrovic, Eklas Hossain, Development of a Novel Technological Readiness Assessment Tool for Fuel Cell Technology, 2020,07