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폴리이미드계 전해질막의 개발과 연료전지에의 응용

전문가 제언: ○ 연료전지는 청정에너지의 근본 대책으로 많은 재생에너지 후보와 함께 경쟁적으로 연구되고 있다. 이 연료전지 중 자동차 응용 등에서 앞서 나가고 있는 고체고분자형 연료전지(PEFC)의 실용화를 앞당기기 위해서는 성능과 가격 등 극복해야 할 도전이 많다.

○ PEFC 실용화에는 요소부품인 촉매와 바이폴라플레이트의 원가절감도 연구되고 있지만, 고분자 전해질막에서 종래 주 재료였던 Nafion 막이 고가와 고온성능 불충분 등으로 인하여 대체가 강구되고 있다. 값싸고 고온성능이 우수한 탄화수소계 전해질막이 현재 주로 연구되고 있다. 현재까지는 PolyFuel사의 폴리카보네이트막이 5000시간 수명을 보인다.

○ 폴리이미드(PI)는 화학적으로 안정된 최고급의 내열성과 절연성을 갖는 수지로 반도체 산업뿐만 아니라 전선공업, 그리고 유연성 인쇄회로기판에서 최고의 성능을 보이고 있는 전자산업의 꽃이 되는 고분자이다.

○ 이 글에서 일본 Yamanashi 대학의 저자들은 방향족 폴리이미드에서 술폰화 곁가지와 주 사슬에 지방족 기 도입과 분기가교기 도입 그리고 블록공중합화의 고분자 합성기술을 연구하였다. 가수분해 안정성, 친소수 상 분리를 이룩하여 Nafion 112와 동등 이상의 양호한 양성자 전도도와 함수율 향상, 낮은 산소와 수소 가스투과도, 그리고 유연하고 강인한 물성을 가진 PEFC용 전해질막 개발을 소개하고 있다. 5000시간의 긴 수명을 자랑하는 훌륭한 기술이다. 개발품의 원가가 시장 경쟁력이 있기를 바란다.

○ 2006년 미국에서 한국의 박호범 등은 PEFC 뿐만 아니라 DMFC(직접메탄올 연료전지)의 전해질막용 술폰화 폴리이미드의 가교제 사슬 길이가 양성자 전도도와 메탄올 크로스오버에 미치는 연구를 발표하였다. 동년 연세대의 Wonbong Jang 등도 산(酸) 기반의 PI 블렌드로 된 연료전지용 전해질막의 연구를 발표하였다. 이들은 한국인의 활발한 연구 활동의 일례에 지나지 않아 연료전지 기술에서 한국이 세계에 공헌할 기회가 더욱 증대하기를 기대한다.

저자: Kenji Miyatake, Masahiro Watanabe
자료유형: 학술정보