본 연구는 촉매화학 반응공정에서 불균일계 촉매의 반응 활성, 열⦁물질전달, 물리화학적 표면특성을 동시에 향상·조절하는 기능성 촉매 구조체를 설계·특성조절하는 원천기술 개발임. 연구목표는 신개념 촉매 구조설계와 합성화학의 이론적 정립, 촉매소재 원천기술화, CO2 methanation·선택적 CO 산화반응·바이오매스 유래 Oxygenated hydrocarbon 개질반응·Methane dry reforming 적용으로 효율과 타당성 확립임. 핵심연구내용은 Hydrothemal Oxidation (HO)/ Reductive Exolution (RE), 다원금속산화물·고체산 쉘 표면조절, 메조기공 도입, Al→Cu·Graphite·SiC core@shell 확장 합성임. 기대효과는 열전달 제약을 줄여 공정 효율개선과 미래형 분산형 반응기술 기여로 이어짐.

본 과제는 촉매화학 반응에서 불균일계 촉매의 반응 활성, 열⦁물질전달, 표면특성을 동시에 높이는 기능성 촉매 구조체를 설계·제어하는 연구임. 연구 목표는 Hydrothemal Oxidation (HO)/ Reductive Exolution (RE) 기반 금속 촉매의 In situ 합성, 다원금속산화물·고체산·메조기공 등으로 표면특성과 물질전달 조절, Al core의 core@shell을 Cu·Graphite·SiC로 확장하는 합성기술 정립 및 촉매화학 반응 적용을 통한 효율과 타당성 확립에 있음. 기대 효과는 소결 안정성과 높은 촉매활성·열⦁물질 전달 구현으로 석유화학 공정 효율 향상, 공정특성 개선, 분산형 반응기술 기여의 원천기술 제공임.

본 과제는 차세대 에너지 저장 장치로 주목받는 바나듐 산화환원 흐름전지의 핵심 부품인 탄소펠트 전극의 성능과 수명을 획기적으로 개선하기 위한 연구임. 전극 표면에 여러 종류의 원소를 효과적으로 결합하는 기술을 개발하여 전지의 효율을 높이고 오래 사용할 수 있도록 하는 것을 목표로 함. 연구 목표는 다종원소 도핑을 통해 전압효율 87% 이상, 1,000 cycle 사용 시 에너지효율 감소율 5% 이내의 고내구성 탄소펠트 전극을 개발하는 것임. 핵심 연구 내용은 O와 N을 함유한 전구체를 활용하여 탄소펠트 표면에 다양한 기능기를 도핑하고, 유효 기능기를 최적화하여 성능 및 내구성이 향상된 전극 제조 기술을 확보하는 데 있음. 이를 통해 탄소펠트의 관통저항 5Ω·mm 이하, V4+/V5+ 산화환원 봉우리 전위차 300mV 이하를 달성하고, 단전지 적용 시 에너지효율 85% 이상, 전압효율 87% 이상, 1,000 cycle 내구평가 시 에너지효율 감소율 5% 이하를 목표로 함. 기대 효과는 외산에 의존하는 바나듐 산화환원 흐름전지용 탄소펠트 전극의 국산화를 통한 수입대체 효과 및 국내 시스템 업체의 경쟁력 향상임. 또한, 국내 부품 산업 활성화, 해외 시장 진출을 통한 수출 증대 및 고용 창출에도 크게 기여할 것으로 전망됨.

본 과제는 탄화수소에서 수소를 더 효율적으로 만들어 연료전지에 쓰는 기술을 만드는 연구임. 연구목표는 탄화수소 연료개질을 통한 차세대 고효율 수소전환 기술 구현을 위한 촉매 및 화학반응공정 기술개발임. 핵심내용은 수소전환 기능성 촉매와 개질반응으로 고효율 Hydrogen 제조 및 수소연료전지 적용기술을 완성·검증하는 것으로, 촉매구조·표면 물리화학적 조성과 특성조절, 활성 및 열화안정성 강화, 운전조건에 따른 수소전환 효율의 정량평가임. 기대효과는 중소형 PEM 연료전지에서 Fuel Processing 기반 수소공급 장치의 고집적화·고효율화 기여와 연료전지 시장 성장(’20년 약 11조원) 및 수출·고용 창출 효과 전망과 연계됨.