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연료전지의 불순물농도 측정기술

전문가 제언: ○ 연료전지는 가스 연료의 에너지를 화학반응을 통해 전기에너지로 변환하는 것으로 이 과정 중에 불순물이 배출되어 환경오염을 유발하게 된다. 저공해성이면서 질소가스보다 전력이 훨씬 높은 수소 연료의 이용이 확산되고 있다. 수소 연료는 수소스테이션, 연료전지 자동차, 연료전지 분산발전시스템, 산업용, 가정용 및 동력 등의 분야에 미래 대체에너지원으로 부각되고 있다. 이 기술은 연료전지의 가스로 내에 축적된 질소 불순물의 농도에 대한 측정기술이다. 질소가스를 수소로 대체하여 연료전지에 적용할 수 있는 기술의 진화 및 개선이 요구된다.

○ 국내 수소 및 질소가스 연료전지 및 가스 검출 센서 기술은 Pd/LaF3 고체 전해질 게이트 FET를 이용한 기술과, Pd/Pt 게이트 MISFET 혹은 Pd/NiCr 게이트 MISFET를 이용한 변압기의 유중가스 검출 기술로 발전하여 왔다.

- 국내의 가스 검출 기술은 감도가 좋지만 고농도 영역에서의 정량적 검출 능력이 떨어지는 단점이 있고, 반복되어 수소기체에 노출될 경우 성능 저하를 일으키는 Pd/Pt 게이트 FET형에 치우쳐 있다. 보다 넓은 수소 및 질소가스 농도를 검출할 수 있는 접촉연소식/열전식/전해질식 수소 센서 등 다양한 분야에 대한 폭넓은 연구가 요구된다.

- 연료전지의 원리를 발견한 이후 고효율의 전지가 개발되었지만, 용적에 비해 출력이 작고 주로 정치용으로 개발되었다. 최근에는 고분자 막을 전해질로 사용하여 소형 경량화로 응용 범위가 급격히 확산되고 있다.

○ 촉매 및 고분자 전해질 막의 성능 향상에 따라 메탄올형 연료전지 DMFC(Direct Methanol Fuel Cell) 기술로 발전하고 있다. 이는 리튬전지의 10배 이상의 에너지 밀도와 장시간 발전이 가능하여 휴대폰, 노트북, PC, PDA 등 차세대 에너지원으로 응용되고 있다. 향후에는 MEMS 가공 기술과 접목하여 연료전지의 초소형화에 대한 연구가 필요하다.

저자: TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAISHA
자료유형: 특허정보