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직접 수소화붕소 연료전지의 고찰

전문가 제언: ○ 연료전지는 연료를 전류로 변환하는 전기화학적 장치이다. 전해물 내에서 가동되는 연료와 산화제 사이의 반응을 통하여 전지 내에서 전기를 발생시킨다. 반응물질은 전지로 유입되고 반응생성물은 전지로부터 유출되며 전해물은 내부에 잔류한다. 연료전지의 연료와 산화제는 여러 가지 물질의 조합으로 구성할 수 있다. 직접수소화붕소연료전지(DBFC, Direct Borohydride Fuel Cell)는 연료로서 수소화붕소나트륨을, 산화제로서 산소/공기를 직접 공급하는 알칼리 연료전지이다.

○ DBFC는 많은 장점이 있다. 첫째는, 가동부가 없고 자기제어가 가능한 수동형 전지이며 작동이 신속하다. 둘째는, 백금과 같은 귀금속 촉매를 사용하지 않고 일반재료를 사용하기 때문에 비용이 저렴하다. 셋째는, 가연성 물질이 없기 때문에 안전성이 높다. 넷째는, 에너지 밀도가 높으며 열 발생이 적다. 다섯째는, 넓은 온도영역에서 운전이 가능하다.

○ DBFC는 일반적으로 휴대형에 적합하다. 휴대형 DBFC는 이미 상용화되어 있어 미국, 일본 등에서 판매되고 있다. 그러나 아직까지는 세계 각국에서 성능향상을 위한 연구개발이 지속되고 있다. 미국의 Medis Technoligies Ltd.에서는 Medis Power Pack이라는 상품명으로 DBFC를 판매하고 있는데 주요사양은 다음과 같다. 출력전압은 3.6～5.45V이고, 출력전류는 최고 220mA이며, 정격출력은 1W이다. 충전 표시는 LED로서 하고 있다. 크기는 높이 96.6mm, 폭 67.8mm, 깊이 36.6mm이며 무게는 185g이다.

○ 우리나라에서도 DBFC 관련 연구를 비교적 폭넓게 수행하고 있다. 고려대학교, 부산대학교, 한밭대학교 등에서 성능향상 및 촉매 특성에 관해 수행한 연구 실적이 있으며 한국에너지기술연구원, 한국전력연구원 등의 연구기관들과 LG전자 등의 산업계에서도 DBFC의 성능향상을 위한 연구를 수행하고 있다. 앞으로 DBFC는 카트리지와 고체연료를 사용하는 일회용 전지와 충전을 통해 재사용이 가능한 전지가 개발될 예정이며, 20W의 휴대형 전원장치와 5kW용량의 발전장치 개발이 당면 목표가 되고 있다.

저자: Jia Ma, Nurul A. Choudhury, Yogeshwar Sahai
자료유형: 학술정보