직접메탄올연료전지(DMFC)의 과제와 재료기술 동향

전문가 제언

○ DMFC(direct methanol fuel cell)는 2가지 형태인데, 노트북 등 소형 전자기기용의 연료전지는 액체연료인 메탄올을 직접 연료로 사용하는 액티브형 DMFC가 유망하다. 경량 소형화의 휴대전화 등에는 연료/공기를 공급하는 펌프/팬을 사용하지 않는 패시브형 DMFC가 개발되고 있다.

○ 앞으로 안전하고 경량인 수소 저장기가 개발되면 휴대용으로 패시브형 PEMFC가 가장 유망한 가능성도 있다. 메탄올의 안전성은 2007년 국제민간항공기구(ICAO)에서 메탄올 충전 디지털 기기 휴대 탑승이 허가되면서 DMFC의 개발을 가속화할 것이다. 메탄올 산화반응에서 얻어지는 이론전압은 1.21V이다. 그러나 실제는 내재하는 저항 때문에 0.3～0.6V에 지나지 않는다.

○ 특히 애노드의 산화반응 촉매 활성이 수소에 비해 낮아서 메탄올이 전해질막을 투과하는 메탄올 캐리오버(MCO) 현상 등은 실용화의 중요한 장애이다. 이는 연료효율과 전지의 성능을 떨어뜨리기 때문에 MCO 억제 전해질막의 개발이 필수이다. 이에 대한 연구는 탄화수소계 수소이온 전도성 고분자와 MCO 저지 고분자의 복합 등 많은 시도가 있다.

○ DMFC 개발의 중요과제 중 또 하나는 플러딩 현상이다. 이것은 캐소드에서 발생하는 수증기가 확산층 내에 액화하여 산소의 공급을 방해하는 현상이다. 수증기의 확산 배기를 원활히 하고자 다공성을 늘리게 되면 집전성의 저하, 촉매입자의 탈리 등 문제가 생긴다. 이에 대하여 나노 크기의 섬유직경을 갖는 확산층으로 촉매와 전극의 전기적 접촉과 확산성을 향상시키고 플러딩 현상이 억제되는 것을 기대한다.

○ 이외에도 DMFC를 상용화하는 데는 위의 현상과 관련지어 전극과 전해질 재료의 성능 향상 문제들이 있다. PEMFC와 마찬가지로 Pt촉매 사용량의 저감과 MCO 억제를 위한 기존의 Nafion막의 개선 등이 있다. 국내는 삼성과 LG 등 전자회사가 이 분야에 적극적으로 참여하고 있다. 삼성은 MCO 억제를 위해 탄화수소계 수소이온 전도성 고분자와 MCO 저지 고분자의 복합 등 관련 연구를 수행하고 있다.

저자

Shudo Toshio

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2009

권(호)

57(9)

잡지명

工業材料

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

36~40

분석자

손*목

분석물

• 직접메탄올연료전지(DMFC)의 과제와 재료 기술동향.pdf [358,236 byte]

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