미세유체 연료전지

전문가 제언

○ 미세유체 연료전지(microfluidic fuel cell)는 미세유체학적 층류(laminar flow or co-laminar flow)의 장점을 취하여 연료와 산화제의 혼합을 지연시키는 연료전지로 정의하고 있다. 이러한 연료전지는 기본적으로 전해 막을 갖지 않는 아키텍처로 단순 미세유체 채널과 전극인 벽이 한 몸체를 이룬다. 2002년에 발명되어 E.R. Choban과 Erik Kjeang과 같은 사람들에 의해서 집중적으로 연구되고 발표되고 있으며 아키텍처는 우리나라에서도 특허를 얻고 있는 새로운 연료전지 구성이다.

○ 단일 평면형 미세유체 연료전지의 출력은 실제 사용에는 너무 작다. 평면형 단위 셀을 크게 만들 가능성, 예를 들면 전극과 미세채널의 기하학적 면적을 키우는 것은 구조적으로 매우 어려우며, 이것은 또 크로스오버를 증가하게 하고, 만일 애노드와 캐소드 활성 면 사이의 평균 거리를 키우면 옴 손실이 증가된다. 또 적절한 출력을 얻기 위하여 여러 개의 독립된 단위 셀을 PEM(polymer electrolyte membrane)연료전지에서와 같이 스택으로 만들게 된다.

○ 미세유체 연료전지는 아직까지 기술과, 관련 제작공정을 잘 이용하여도 연료전지 디바이스의 체적 에너지 밀도는 실제 응용으로는 불충분하며 수십mW/cm2를 넘지 못하고 있다. 그러나 PEM연료전지에 비하여 미세유체 연료전지는 부품 수가 적고 설계가 간단한 장점도 있다. 실제로 이용할 수 있는 1~20W 범위의 출력을 얻기 위해서는 뚜렷한 기술혁신과 단위 셀 및 스택 레벨에서 최적화하는 획기적인 노력이 있어야 할 것이다.

○ 미 육군에서는 일리노이 대학 Beckman 연구소(Beckman Institute)에 연구비를 제공하고 이의 실용화를 위하여 집중 연구하고 있다. 이것은 전해 막을 갖지 않는 연료전지가 알칼리 화학전지와 경쟁할 수 있다는 뜻이다. 연료전지 분야는 무엇보다 탄산가스를 배출하지 않는 환경 친화적인 에너지 소스다. 우리에게도 관련 연구자들의 분발이 기대되는 도전적인 분야다.

저자

Erik Kjeang,Ned Djilali,David Sinton

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

전기·전자

연도

2009

권(호)

186(2)

잡지명

Journal of Power Sources

과학기술
표준분류

전기·전자

페이지

353~369

분석자

양*덕

분석물

• 미세유체 연료전지.pdf [407,822 byte]

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