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URFC의 막/쌍극판 재료 동향

전문가 제언: ○ 유체 채널은 쌍극판으로 구성된다. 이들은 높은 전기전도도, 좋은 열전도도와 연료전지 내의 화학환경 속에서 안정성을 가져야 한다. 연료전지스택에서 각 쌍극판은 2개의 이웃한 셀을 지지한다. 그래서 쌍극판의 역할은 1, 셀 내의 연료와 산화제의 도입 2, 셀 내 생성물의 배출 3, 스택 내 각 셀의 분리 4, 셀 전류의 이동 5, 생성열의 관리 등이다.

○ 이글은 통합재생연료전지(URFC)와 기존 PEMFC의 쌍극판과 MEA 재료에 대한 동향을 기술한다. URFC는 한 시스템 내에서 연료전지와 수전해의 2중 기능을 교차로 수행한다. 여기서 문제되는 것은 기존시스템에 비해 URFC가 보다 부식성 환경이어서 보다 내부식성 재료의 개발이 요구된다.

○ 현재 그래파이트 복합물질이 낮은 접촉저항과 부식저항성 때문에 PEM쌍극판의 표준재료로 사용되나 가격과 가스의 침투성 때문에 열세이다. 이에 대하여 SS 등 많은 금속을 질화물이나 카바이드 등으로 코팅하여 접촉저항이나 코스트의 장점을 살린 채 취약점을 개선하는 많은 시도가 이루어졌다. 쌍극판 재료의 이상적인 특성은 그래파이트 같은 부식저항성과 낮은 접촉저항, SS같은 기계적 강도, 반응가스의 불침투성과 단단함이다. 그러나 주 도전은 표면접촉저항을 낮추는 것이다.

○ 한편 MEA는 2개 시스템의 차이가 PEMFC는 생성물의 배출 때문에 소수성 재료가 주로 사용되나 URFC는 물의 도입과 전기분해를 위한 친수성 재료가 사용되어야 한다. 이러한 차이 때문에 2개 성질에서 균형을 이루어야 한다.

○ 국내도 당연히 MEA/쌍극판에 대한 연구가 활발하다. 그러나 URFC시스템에 대한 연구는 없는 것으로 안다. 분석자의 의견으로는 연료전지 시스템 하나라도 확실하게 연구를 하는 것이 우리 형편으로는 좋으리라 여긴다. 앞으로 좀 더 여유가 생기면 수소의 생산이 고가이고 효율이 낮은 점을 고려하여 2중 기능을 아이디어로 활용하는 것은 좋으리라 본다.

저자: Salwan S. Dihrab et. al.
자료유형: 학술정보