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PEM 연료전지의 쌍극판 리뷰

전문가 제언: ○ 쌍극판과 막전극(MEA; Membrane/Electrode Assembly)은 연료전지스택(전퇴, 電堆)의 핵심성분으로, 스택의 전체 성분과 중량의 95% 이상을 차지하고 있다. 이 두 핵심성분의 성능은 많이 연구되고 있으며, 원재료 자본은 대폭 줄어들고 있는데, 이 부분이 연료전지 상업화의 관건이 되는 문제이다.

○ 쌍극판의 제작은 저렴하며, 밀도가 낮아야 하고, 일정한 탄성을 가질 필요가 있다. 또한 공률밀도와 내충격성은 진동에 있어서도 우수성을 유지해야 한다. 이러한 연유로, 국제 연료전지자동차 연구개발 시장은 광범위한 분야에서 중시되고 있으며, 60%가 넘는 연료전지차량이 대부분 팽창 그래파이트 압축성형 쌍극판으로 구성되는 스택을 사용하고 있다.

○ 최근에 그래파이트의 문제는 고가, 낮은 기계적 강도와 유통채널을 위한 가공성 등의 결점을 해결하기 위하여 그래파이트/탄소 복합재료의 연구가 많이 이루어지고 있는데, 압축성형 등의 공정을 통하여 쌍극판을 차내에서 연료전지 압축조직의 압력을 낮추도록 설계할 필요가 있다.

○ 연료전지차량에서 천 와트급 스택의 운행을 목표로 한다면, 설계기준은 상압(常壓) 조건에서, 스택 MEA(Membrane/Electrode Assembly) 공률밀도는 0.35W/cm2 이상일 필요가 있다. 또한 일반 규칙에 따라 압력을 증가시켰을 때 최대 안정작업 전류밀도는 1,000mA/cm2를 초과할 필요가 있다.

○ 최근에 발표된 팽창 그래파이트 압축성형 쌍극판이 있는데, 이는 제1대 금속 쌍극판 전지스택과 제2대 복합쌍극판 전지스택을 이은 제3대 팽창 흑연 압축성형 쌍극판 연료전지스택으로 보고 있다. 이 기술은 생산량을 증가시키는 데 용이하며, 자동차에 응용될 경우, 연료전지자동차의 연구개발 및 생산 자본을 낮출 수 있으리라 생각하고 있다.

저자: Hermann, Allen
자료유형: 학술정보