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폴리머 전해질막 연료전지의 내구성 - 열화기구와 열화 완화대책

전문가 제언: ○ 연료전지(fuel cell)는 1960년대부터 미국에서 개발하기 시작하여 특수 용도로 사용되었다. 1969년 아폴로우주선에 사용한 것이 상용화의 첫걸음이었다. 2000년대에 들어와 전기자동차의 전지를 연료전지로 해결하려는 것은 이것이 무엇 보다 탄산가스를 배출하지 않는 환경 친화적인 에너지 소스이기 때문이다.

○ 일본 Nissan 자동차 회사에서는 금년 2월 일본의 자동차 쇼에 고체형 연료전지(solid oxide fuel cell)를 장착한 프로토타입 자동차를 선 보였다. 우리나라에서도 현대자동차에서 금년 5월19일~21일까지 개최되는 C40 large cities climate Summit 2009에서 연료전지로 움직이는 시내버스를 전시하려고 준비하고 있다.

○ 이렇게 경쟁적으로 자동차에 이용하려는 연료전지는 탄산가스를 배출하지 않는 친환경적인 에너지일 뿐만 아니라 연료전지의 에너지밀도(energy density)와 출력밀도(power density)가 충분히 커지고 있어 승용차의 경우에 5000시간으로부터 버스의 경우 20,000시간 그리고 고정용으로 40,000시간 이상 사용이 가능해지고 있기 때문이다.

○ 이러한 연료전지는 수소나 천연가스를 연료로 하는 기체사용의 것으로부터 용융탄산염 또는 고체산화물형 등 출력 밀도가 큰 연료전지로 개발하여 가고 있다. 그러나 폴리머의 발달로 고분자 전해질형 연료전지와 수소를 연료로 하는 전해막형이 먼저 상용화될 것으로 본다. 이들은 모두 전해질 막, GDL(gas diffusion layer), 촉매 및 양극플레이트와 같은 부품의 내구성, 신뢰성이 문제 된다.

○ 자동차에 사용하는 경우에 자동차의 부하변동을 고려하면 현재의 연료전지의 기술로는 자동차에 장착하기가 매우 어렵다. 오늘날 내구성, 비용 그리고 신뢰성 등이 PEM 연료전지의 상업화를 지연시키고 있다. 무엇보다 내구성이 가장 치명적인 것으로 판단된다. 이들 연료전지의 부품에 대한 안정성, 내구성, 신뢰성 평가를 신뢰성 있게 수행할 연구가 필요하다.

저자: Jinfeng Wu, Xiao Zi Yuan, Jonathan J. Martin, Haijiang Wang, Jiujun Zhang, Jun Shen, Shaohong Wu, Walter Merida
자료유형: 학술정보