Development of Pt catalysts precursor with low CO2 emission recycling process from waste PEMFC
NTIS 과제고유번호
2050001480
IRIS 과제번호
RS-2022-KP002730
주관연구개발기관
성일하이메탈(주)
공동연구개발기관
(주)다남이엔이,강원대학교 산학협력단,아크로랩스 주식회사 ,우석대학교 산학협력단,한국에너지기술연구원,한국지질자원연구원
총 연구개발기간
2022-04-01 ~ 2026-12-31
당해연도 연구개발기간
2025-01-01 ~ 2025-12-31
정부지원금(천원)
828,000
민간현금(천원)
17,300
민간현물(천원)
162,800
상세정보
세부사업명
재생자원의저탄소산업원료화기술개발(R&D)
내역사업명
재생자원의저탄소산업원료화기술개발
과제명(국문)
고분자전해질(PEM) 전지로부터 저탄소 백금 촉매 원료화 기술개발
과제명(영문)
Development of Pt catalysts precursor with low CO2 emission recycling process from waste PEMFC
NTIS 과제고유번호
2410015675
IRIS 과제번호
RS-2022-KP002730
주관연구개발기관
성일하이메탈(주)
공동연구개발기관
(주)다남이엔이,강원대학교 산학협력단,아크로랩스 주식회사 ,우석대학교 산학협력단,한국에너지기술연구원,한국지질자원연구원
총 연구개발기간
2022-04-01 ~ 2026-12-31
당해연도 연구개발기간
2026-01-01 ~ 2026-12-31
정부지원금(천원)
1,085,000
민간현금(천원)
20,700
민간현물(천원)
194,200
연구목표
o Pilot scale 무산소 열분해 제조 설비 설계 및 성능평가
o Pilot scale 화합물 제조 설비 설계 및 성능평가
o 전기화학 시험을 통한 고장진단 및 수명예측 기술 개발
o 재사용 MEA의 1,000시간 성능평가
o 재사용 MEA 가속시험 프로토콜과 장기 성능평가의 비교분석
o 무산소 열처리 후 MEA 내 친환경 백금족 침출 최적화 연구
o 나노멤브레인필터 고액분리시스템 구축
o 고/액 분리기술과 연계된 사이클론 고속전해조 설계 및 성능평가
- 귀금속 회수율: 98%, 순도: 99.99%
o 스택의 기준특성 분석
o 스택 운전모사 시스템 구성 및 전기화학 특성 분석
연구범위
o Pilot scale 전처리 설비 설계 및 성능평가
- 무산소 열분해 Pilot 제조 설비 설계 및 처리량 확립
- 무산소 열분해 후 배출물 성분 분석을 통한 회수율 개선
o Pilot scale 화합물 제조 설비 설계 및 성능평가
- 염화백금산, 수산화백금산, 에탄올아민 백금, 아세틸아세토네이트 백금 pilot 제조 설비 설계
- pilot 제조 설비 가동 조건 확립
o 전기화학 시험을 통한 고장진단 및 수명예측 기술 개발
- 열화 시험용 5셀 이상 반응면적 200 cm2 이상 연료전지 스택 2개 제작 (6/8)
- 스택 활성화 및 초기 성능 평가
- 가속 수명 시험을 통한 연료전지 스택 열화 시험 (우석대 가속수명시험 프로토콜 적용)
- 전기화학 시험을 통한 MEA 상태 분석 및 수명예측 기술 개발
- 연료전지 MEA 고장진단 장치 설계 (아크로랩스 협업)
o 재사용 MEA의 1,000시간 성능평가
- PEM 연료전지의 장기 내구성 평가 조건에서 재사용 MEA를 1,000 시간 이상 운전
o 재사용 MEA 가속시험 프로토콜과 장기 성능평가의 비교분석
- 재사용 MEA 1,000시간 운전 성능열화율과 On/Off 사이클 1,000회 가속시험 성능열화율 분석을 통한 재사용 MEA의 수명 예측 분석
o 연료전지 재사용/재활용 국제 표준화 문서 조사 번역/분석 (계속)
o 무산소 열처리 후 MEA 내 친환경 백금족 침출 최적화 연구
- 열처리 후 MEA의 백금족 함량 및 조성 분석, 주요 침출 저해 요소 확인 후 침출률 향상 방안 연구
- 열처리 후 MEA 내 백금족 원소별 최적 침출 조건(입도, 침출 고액비, 백금족 원소별 추출을 위한 무기, 유기 용매 선정 등) 연구
- 개발 친환경 백금족 침출 기술의 적용 및 최적화
- 최적화 공정 기술 정보 제공
o 나노멤브레인필터 고액분리시스템 구축
- 나노멤브레인을 적용한 고액분리 공정 확립
- 멤브레인필터 고액분리시스템 설계 및 제작
- 고액분리시스템의 성능평가 시험
o 고/액 분리기술과 연계된 사이클론 고속전해조 설계 및 성능평가
- 연계공정에서의 침출용액 분석 및 적용
- 고/액분리 연계 사이클론 고속전해조 설계
- 고/액분리 연계 사이클론 고속전해 시스템 성능평가
o 스택의 기준특성 분석
- 연료전지 시스템 운전에 따른 전기화학적 분석
o 스택 운전모사 시스템 구성/제작 및 스택 전기화학 특성 분석
- 연료전지 시스템의 운전에 따른 진단 방법 개발 (에기연 협업)
- 스택의 세부 진단을 위한 프로토콜 개발
- 시스템 제어기 및 HMI개발
기대효과
PEM연료전지 스택에서 재활용이 필요한 MEA을 분리/선별하는 기준을 확립하고, 향후 해당 기술을 토대로 대기업에서 대량 발생되는 연료전지의 MEA에서 고순도 백금을 회수하고 촉매 전구체로 선순환 시키는 중소기업과 이를 다시 이용하여 MEA를 제조하여 stack을 조립하는 대기업이 상생을 이루어 낼 수 있을 것으로 기대됨.
- PEM연료전지로부터 고순도 백금을 회수하고 이를 이용한 백금 촉매 전구체를 제조하는 기술은 고부가가치 핵심기술로 해당기업에 양질의 일자리 창출을 통해 최근 문제가 되고 있는 청년 실업문제를 줄일 수 있으며, 해당 지역의 사회적/경제적 활성화에도 공헌 할 수 있을 것으로 기대됨.
- 분산발전 확대를 통한 발전영역의 친환경 사업 확보, 수요관리 영역 증가에 의한 전력계통 안정화, 첨두부하 발전비용 감소, 미세먼지 등 감소효과가 기대됨.
- 환경, 에너지분야에서의 새로운 신사업기회 활성화를 통한 양질의 일자리 창출과 고용안정, 지역사회 활성화 등의 효과가 기대됨.
KPPL00001280.pdf
