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PEMFC 개발의 도전과 미래

전문가 제언: ○ 이 글은 PEMFC의 개발 현황과 앞으로의 전망에 대한 일반적인 사항을 담고 있다. PEMFC는 이동용과 수송용으로 현재의 내연기관 차량을 대체할 수 있다는 가능성 관계로 각국이 활발한 연구를 추진하고 있다.

○ PEMFC는 높은 전력밀도와 낮은 작동온도(60~100℃)성 때문에 수송용으로 적합한 이점이 있는 반면, 수소연료에서 혼입되는 CO에 의한 촉매의 독작용과 쌍극판 재료의 가습에 의한 MEA 속으로 퍼짐을 방지하는 GDL(Gas Diffusion Layers) 소재와 구성 및 Pt 장착을 줄이든가 대체 촉매의 개발 등 기술적인 문제가 있다.

○ 양자 교환막은 화학안정성, 기계적 강도와 양자전도성이 요구되는데, 우수한 양자전도성을 유지하려면 기습상태의 운전조건이 필요하다. 이는 상대적으로 작동온도를 90℃ 이하로 한정되는 어려움이 수반된다. 이 문제를 해결하기 위하여 비 불화 화합물을 탐구되는 추세로써 본문에서 언급한 유기물 이외에 무기재료인 sulfonated polystyrene(SPS) 등이 있다.

○ PEMFC의 성능은 온도, 전극가습온도와 압력에 영향을 받으며, 전극을 가습하면 PEMFC는 작동온도의 증가에 따라서 성능이 상승한다. 압력의 증가는 전류밀도와 반응가스 분압의 증가와 더불어 성능이 증가한다. 이러한 반응조건의 상관관계에 따라 성능의 변동이 수반되는데, 이 조건에서 순방향으로의 공정개발과 재료의 개발은 무엇보다도 값싸게 공급되느냐가 관건으로 보인다. 우리도 앞으로 전개될 수소경제 시대를 대비하여 연료전지에 대한 연구에 많은 투자를 해야 할 것이다.

저자: K. Sopian et. al.
자료유형: 학술정보