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다공질 유리를 이용한 유기-무기 하이브리드 고체전해질 막

전문가 제언: ○ 최근에 모바일 기기의 요구전력이 증가추세에 있어, 배터리 출력향상이 큰 과제가 되고 있다. 현재의 리튬이온 배터리의 고성능화는 한계에 이르러 차세대 기기에는 더 높은 전력이 필요하게 될 것으로 예상된다. DMFC는 차세대 모바일 전원으로 주목을 받고 있어 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 기존의 Nafion막은 메탄올의 크로스오버가 현저하여 고농도 메탄올 연료에서는 발전효율이 크게 저하되는 문제가 있다.

○ 이 문헌에서는 다공질유리의 나노크기 세공 내에 전도성 관능기를 가지는 유기규소화합물을 도입하여 표면을 개질하고, 실란-커플링 반응을 이용하여 유기-무기하이브리드 고전해질 막을 제조하였다.

○ 다공질유리는 대량 생산에는 용융법이 유리하며, 비 용융 방법에는 소결법, 졸-겔법, 분상법, CVD법 등이 있다. 일반적으로 유리의 분산성을 이용하는 것이다. 분산성 영역의 붕규산유리를 분산 온도 영역에서 열처리하여 균일한 상의 유리를 SiO2가 풍부한 불용상과 B2O3가 많은 가용성 상으로 분상시킨다. 이어 가용성 상을 산처리에 의하여 용출 제거하여 다공화 한다.

○ 유기-무기하이브리드 막은 기재가 유리이므로 내열성, 내 유기용제성, 내 팽윤성과 전도성 관능기에 의한 플로톤 전도성을 나타낸다. 제조된 막을 시험한 결과 성능이 좋으며, 크로스오버가 발생하지 않아 DMFC에 응용에 장점이 있다고 보고 있다.

○ 다공질 유리를 전해질로 응용함으로써 고농도 연료에서도 높은 셀 전압을 실현할 수 있다는 것을 증명하였다. 이는 나노 세공표면을 수식하는 것이 DMFC의 고체전해질에 유효하다는 것을 시사하고 있다. 유리 다공체를 이용한 나노기술이 연료전지 개발에 좋은 아이디어라고 생각되며, 관련 연구인들의 관심이 있기를 기대한다.

저자: Koji Kuraoka
자료유형: 학술정보