고체고분자형 연료전지 전극촉매용 탄소재료

전문가 제언

□ 고분자전해질형 연료전지(PEMFC)는 소형으로 가볍고 상온에서 작동할 수 있어 출력과 기동성이 우수하기 때문에 수송기관용 동력원으로 각광을 받고 있다. 일본에서는 고분자전해질형 연료전지, 수소에너지 이용 프로그램 계획에 의해서 2020년까지 연료전지 자동차를 약 500만대 고정 형 연료전지를 약 1000만kw로 계획하고 개발을 추진하고 있다.

□ 탄소물질은 고분자전해질형 연료전지의 성능을 향상시키는 중요한 구성 물질이다. 고분자전해질형 연료전지는 수소이온 전도성을 가진 고분자를 전해질로 사용하고 막 양쪽에 백금을 담지 한 탄소 가스 확산 전극을 접합시킨 고체 형 구조이다. 양극(연료 극)에 공급된 수소는 산화되어 H+로 음극(전기 극)로 이동하여 산소를 환원시켜 물을 생성한다. 양극에서 발생한 연료로는 순수수소를 이용하거나 메탄올이나 천연가스 등을 개질한 수소를 이용한다. 수소 대신 메탄올을 직접 양극에 공급해서 발전하는 직접메탄올형 연료전지(DMFC)도 있다.

□ 전극촉매로는 백금 등이 사용되고 촉매 담채로는 전도성이 높고 화학적 안정성이 높은 카본 블랙 등의 탄소재료가 이용된다. 고분자전해질형 연료전지의 구성 재료인 탄소는 촉매 담채, 집전 제, 분리 등에 이용되고 있다. 고분자전해질형 연료전지 전극 촉매용 담체로는 카본 블랙이 가장 많이 이용되고 있지만 그 밖에도 탄소재료를 이용한 카본 나노 혼의 성능도 우수하며 특히 직접메탄올형 연료전지용으로 개발이 진행되고 있다. 또한 탄소 담체를 이용하여 전극 촉매의 활성을 늘여 백금 사용량을 줄여서 경비를 절감하는 방법 대신에 백금 자체를 사용하지 않고 대체 물질을 위하여 연구개발이 많이 되고 있으나 성능 면에서나 피독 문제의 해결에서 아직까지 만족할 만한 결과를 얻지 못하고 있다.

저자

Hiroshi Shioyama ; Kazuaki Yasuda

자료유형

원문언어

일어

기업산업분류

에너지

연도

2003

권(호)

(210)

잡지명

탄소(M021)

과학기술
표준분류

에너지

페이지

236~242

분석자

오*섭

분석물

• 고체고분자형연료전지전극촉매용탄소재료.pdf [192,047 byte]

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