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고전도성과 내구성을 가진 연료전지용 방향족 고분자 전해질 멤브레인의 개발

전문가 제언: ○ 석유자원의 고갈이 예상되는 오늘날 동력발생이 크다고 알려진 전지연료는 새로운 에너지원으로 각광을 받고 있다. 인산, 용융 탄산염, 고체산화물 연료전지 등의 다른 연료전지에 비해 상온이나 온화한 온도 조건에서 작동하는 고분자 전해질 연료전지는 가장 강력한 동력발생이 가능한 에너지원으로 기대되고 있으며 휴대용 전원으로 기대되는 메탄올 연료전지와도 경쟁관계에 있다.

○ 고분자 전해질 연료전지에는 고분자 전해질 멤브레인이 두 극 사이를 분리하고 있는데 촉매 존재 하에 전기화학적으로 수소가 분해되어 생성된 프로톤과 전자가 프로톤은 멤브레인을 통해 양극으로 이동하며 전자는 전도체를 통하여 음극으로 이동하는데 이때 전류가 발생된다.

○ 프로톤은 멤브레인 내를 통과해 이동하므로 멤브레인은 높은 프로톤 전도성을 가져야 강력한 동력을 발생시킬 수 있다. 또한 멤브레인은 연료전지가 작동하는 가혹한 조건 하에서 안정성과 내구성을 유지해야 하며 우수한 기계적, 열적 성질을 가진 멤브레인의 개발이 요청되고 있다.

○ 현재 가장 많이 사용되는 고분자 전해질 연료전지의 멤브레인 재료는 폴리(퍼플로로슬폰산)이나 이 재료의 사용가능한 온도는 0에서 80℃ 사이에 있어 사용온도의 영역이 자동차의 엔진실 같은데 실용화되기 어렵다.

○ 최근에 퍼플로린화 재료를 사용하지 않는 고분자 전해질 멤브레인이 등장하였는데 이 멤브레인에 사용된 고분자는 친수성 세그먼트와 소수성 세그먼트로 구성된 블록공중합체로 이루어졌으며 우수한 프로톤 전도성과 내구성을 갖추고 있다. 본고는 일본의 JSR사에서 새롭게 개발된 고분자 전해질 연료전지의 새로운 방향족 고분자 전해질 연료전지의 멤브레인 재료의 합성 및 성능에 대해 소개한 것으로 고성능의 연료전지 개발에 중요한 방향을 제시하고 있는 것으로 판단된다.

저자: Kohei GOTO
자료유형: 학술정보