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연료전지용 연료처리와 프로톤 교환 멤브레인에 관련된 최근의 연구 동향

전문가 제언: ○ 본고에서는 수소연료전지에 널리 사용되고 있는 멤브레인에 대한 최근 연구개발 동향을 소개하고 있는데 일관된 수소연료전지를 실용화하기 위해 2산화탄소 선택성 멤브레인과 170℃에서 이산화탄소에 대해 높은 선택투과도를 보이는 멤브레인, 10ppm 이하의 CO를 포함하는 수소를 생산할 수 있는 물 가스시프트 멤브레인 반응기의 무기멤브레인, 고온에서 사용이 가능한 슬폰화 폴리이미드 프로톤 교환 멤브레인과 인산 도핑 폴리이미다졸 멤브레인에 관련된 내용을 포함하고 있다.

○ 지난 세기 현대 인류의 문명이 당면했던 화석자원의 고갈과 온난화 가스인 2산화탄소의 급격한 증가는 이제 21세기가 시작되는 현 시점에서 인류가 해결해야 할 초미의 급선무로 등장하였다. 태양에너지, 지열, 해류에너지, 재생 가능한 에너지 자원의 확보 등 다양한 해결방법이 강구되고 있는데 이 중 연료전지도 유망한 에너지 전환시스템으로 기대되어 세계적으로 주목을 받고 있다.

○ 연료전지에는 프로톤 교환 멤브레인, 인산, 용융카보네이트, 고체산화물, 알칼리성의 5가지 형태의 연료전지가 있는데 5가지 형태의 연료전지 중에서 프로톤 교환 멤브레인을 사용하는 연료전지는 작업온도가 낮고 높은 동력밀도와 빠른 시동조건 등을 구비하고 있어 자동차나 소형 발전시설로 가장 적당한 것으로 여겨지고 있는데 그 중 수소와 같은 연료는 공해물질을 방출하지 않으면서 전기에너지로 바꾸어 주는 전기화학적 장치로서 에너지면에서 효율성이 높고 또 자연친화적인 성격을 가지고 있다.

○ 아노드에서 수소의 산화가, 캐소드에서는 산소의 환원이 진행되어 그 결과 2 개의 전자가 아노드에서 캐소드로 이동한다. 각종 유기화합물을 연료로 사용하는 연료전지에 대한 연구는 우리나라의 기업이나 국책연구소에서도 활발하게 진행되고 있으나 수소를 연료로 사용하여 반응의 산물로 물만을 생성시키는 연료전지는 높은 순도의 수소를 획득하는데 어려움이 있어 국내에서는 연구가 활발하게 이루어지는 것 같지 않다. 그러한 의미에서 수소연료전지의 고효율성 멤브레인 개발에 관련된 자료를 제공하는 본고는 매우 높은 가치를 가지고 있다.

저자: He Bai
자료유형: 학술정보