PEM 연료전지의 바이폴라 플레이트의 부식

전문가 제언

○ 고분자전해질(PEM; Proton Exchange Membrane) 연료전지는 수소이온 교환 특성을 갖는 고분자막을 사용하는 연료전지이다. PEM 연료전지는 비교적 높은 효율과 저온작동 등의 장점이 많아 무공해 차량동력원으로 크게 주목받고 있다. 현재는 PEM 연료전지의 가격 저감과 내구성의 확보가 가장 큰 과제로 인식되고 있다.

○ 연료전지의 구성요소 중 바이폴라 플레이트(분리판)의 무게와 가격은 전체 연료전지 중에 차지하는 점유율에서 가장 비중이 크다. 분리판은 연료와 냉각액을 분리, 반응가스 및 반응 이후 가스의 균일분산, 전류 수송체 역할 등의 기능을 수행함은 물론 특성 측면에서도 높은 전기전도도, 고 내식성, 우수한 강도, GDL(기체 확산 층)과 낮은 접촉저항 등이 요구되는 PEM 연료전지의 핵심부품이다.

○ PEM 연료전지의 바이폴라 플레이트는 화학적 안정성과 양호한 전기전도성 때문에 초기에 흑연 플레이트가 채택되었으나 부서지기 쉽고 기계적 내구성과 양산성의 단점이 있었다. 그 대체로서 흑연입자와 고분자로 구성된 복합 플레이트가 사용되었으나 기계적 강도와 전기전도성 측면에서 금속 바이폴라 플레이트에 비해 우수하지 못했다.

○ 스테인리스스틸을 바이폴라 플레이트로 사용할 경우 대부분 내식성 결핍으로 연료전지의 성능이 저하되는 것으로 발표되고 있다. 또한 바이폴라 플레이트의 부식에 의해 생성된 Fe2+, Cu2+와 같은 양이온들은 전해질 막의 손상을 초래한다. 따라서 스테인리스스틸은 표면개질 또는 코팅을 통하여 바이폴라 플레이트의 내식성을 향상시켜야 한다.

○ 2009년에 한국에너지기술연구원은 연료전지의 핵심부품인 막 전극접합체(MEA) 양산화 공정기술을 국내 최초로 개발하였다. 또한 현재 현대차는 금속 분리 판을 채택한 100㎾급 고분자전해질 연료전지 스택 성능에서 5,000시간을 달성하는 등 국내 개발은 매우 활발하다. 국내의 연료전지 부문의 핵심 기술개발이 상용화되면 폭발적으로 확대되는 연료전지 시장에서도 상당한 해외 수출효과를 향후 기대해 볼 수 있다.

저자

Renato A. Antunes et. al.,

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2010

권(호)

35

잡지명

International Journal of Hydrogen Energy

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

3632~3647

분석자

나*록

분석물

• PEM 연료전지의 바이폴라 플레이트의 부식.pdf [400,006 byte]

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