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직접 탄소연료전지: 기초와 최근개발

전문가 제언: ○ 연료전지 기술 중에서 많은 흥미를 자아내는 것이 이 글에서 기술하고 있는 직접 카본연료전지(DCFCs)이다. 자동차용으로 개발되고 있는 PEMFCs는 저온운전과 CO의 촉매에 대한 독성작용 때문에 연료인 수소에 대하여 상당히 엄격한 순도를 요구하고 있다.

○ 액체연료전지의 연구는 DMFCs와 DEFCs 등 여러 종류의 연구가 있는데, 메탄올은 낮은 운전온도(23∼80℃)와 높은 에너지 밀도를 갖는 것과 에탄올은 높은 에너지밀도와 비독성 및 용이한 구입으로 장점이 있다. 이들에 대한 장애로는 전극 촉매의 낮은 활성과 메탄올의 크로스오버 및 유독성에 대한 안전 방안이 있고 Nafion 전해질은 메탄올과 물에 대한 높은 투과성으로 대체 재료의 개발이 진행 중이다.

○ SOFCs는 다양한 연료를 사용하는 효과적인 에너지 전환장치인데 운전온도가 높아 연료의 반응을 가속시키나 한편 고온은 부반응을 수반하므로 이에 대한 신재료의 개발이 요구된다. 이는 중온 SOFCs(IT-SOFCs)의 개발로 이어지고 있다. SOFCs의 연료는 암모니아, 메탄, 제트연료 및 폐식용유와 바이오 에탄올까지 사용한다. 이러한 연료의 다양성은 수소인프라의 구축 이전에도 활용성이 보장된다.

○ 이렇듯 여러 종류의 연료전지가 각각의 나름대로 장단점을 가진 채 효율과 코스트 면에서 실용화를 이룩하기 위하여 많은 연구가 이루어지고 있다. 이 글의 탄소연료전지는 지구의 화석 연료 중 60%가 석탄이며 사용가능한 카본연료는 석탄, 코크, 바이오매스(왕겨나 나무 등)와 심지어 플라스틱 같은 유기물 쓰레기도 자원으로 사용할 수 있는 용이성과 융통성을 지닌다.

○ 특히 이 기술은 이제 시작단계이며 미국에서 연구에 열을 올리고 있다. 연료와 전극의 접촉과 계속되는 연료의 공급과 재의 처리 등 해결과제가 많은데, 만약 우리가 이 기술을 앞서 개발한다면 중국에 수출하여 계절적으로 황사에 묻어오는 중국 측의 오염을 많이 줄일 수 있으리라본다.

저자: Dianxue Cao, Yong Sun, Guiling Wang
자료유형: 학술정보