휴대기기용 소형 연료전지의 재료 동향

전문가 제언

○ 고체고분자연료전지(PEFC)의 연료는 수소가 대표적이나 그 이외의 저온 구동 연료전지로 메탄올이나 디메틸에테르 등 여러 가지 연료를 직접 사용할 수 있다. 그중 직접메탄올연료전지(DMFC)는 구조가 간단하면서 연료의 에너지 밀도가 높고 취급이 쉬운 장점이 있다. 그러나 수소연료전지에 비해서 DMFC는 출력밀도와 발전효율이 낮아 이를 개선할 필요가 있다.

○ DMFC는 막전극접합체(MEA)와 세퍼레이터 유로로 구성, PEFC와 같으나 다른 점은 애노드에서 물질이 흐르는 것이다. PEFC의 경우는 수소가 공급되고 배출물은 적은 반면 DMFC는 메탄올 수용액이 애노드로 가서 메탄올 부피의 약 50배의 CO2가 기체로 배출된다. 이때 생성된 CO2를 무리 없이 배출시켜야 하는 어려움이 있고, 캐소드에서는 생성된 물을 제때에 배출(플러딩 현상)하면서 산소를 순조롭게 도입할 필요가 있다.

○ 또한 수소에 비해 메탄올의 반응속도가 느려서 촉매 담지량을 늘려야하는 경향이 있는데 이는 코스트가 늘어난다. 또한 중요한 과제는 메탄올 캐리오버 현상이다. 이는 메탄올이 물과 함께 전해질막을 투과하여 캐소드에서 산화되면서 전극 성능을 떨어뜨린다.

○ DMFC는 MEA의 양단에 가스 확산층(GDL)이, 연료와 공기의 공급은 세퍼레이터의 유로를 통한다. DMFC 각 구성품의 재료개발은 위에 기술한 기술 장애를 극복하려는 노력의 결과로 보면 된다. 결국 메탄올 캐리오버(MCO)와 플러딩 현상을 극복하고자 전해질막에 대한 수소이온전도성고분자나 MCO저지 고분자의 복합 등을 연구개발하고 있다.

○ 전극 촉매와 가스 확산층(GDL)은 백금 촉매 사용량을 저감하기 위한 Pt/Ru합금 촉매, GDL은 도전성, 기체 투과성, 배수성이 좋은 카본페이퍼 등이 사용된다. 국내는 삼성과 LG 등 대기업에서 휴대용 전자기기의 상업화를 목표로 깊이 있는 연구가 진행되고 있으며 일부는 상업화에 거의 접근하고 있는 것으로 아는데 세계 시장 진출의 좋은 결과를 기대한다.

저자

Toshiki Koyama

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2009

권(호)

57(9)

잡지명

工業材料

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

50~54

분석자

손*목

분석물

• 휴대기기용 소형 연료전지의 재료동향.pdf [338,726 byte]

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