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멤브렌인 전극 어셈블리 제조를 위한 개선된 공정

전문가 제언: ○ 멤브레인 전극 어셈블리(MEA)는 새로운 그린에너지 생산 공정에 이용되며 또한 중합체 전해 멤브레인 연료전지(PEMFCs)와 수퍼케파시터의 제조 및 가스감지기나 태양전지를 위한 물질에 응용할 수 있는 중요한 기술이다. 발명의 기술은 카본종이, 가스 확산 층, 이오노모(ionomer) 등과 같은 독립적으로 조립되는 멤브레인에 촉매 층의 직접이전에 의해 형성되는 MEA의 단일공정이라는 데에 관심의 대상이 된다.

○ MEA제조를 위해서 백금은 가장 일반적인 촉매이나 로듐이나 루테늄과 같은 다른 금속도 사용한다. 그러나 이의 높은 가격 때문에 연료전지 기술의 실용성에서 경제적인 방해요인이 되고 있어 낮은 가격의 촉매개발을 요구하고 있다. 이 발명은 이러한 한계의 결점을 극복하기 위해 인산을 도핑한 폴리벤지아미다졸(PBI)에 촉매 층의 직접-이전 공정이라는 점에서 뒤처진 우리나라 연료전지 생산기술에 참고가 되어야한다.

○ 도핑한 인산을 함유하는 양자 전도성 멤브레인에 촉매 층의 직접 이전하는 전통적인 기술은 멤브렌인 표면에 인산의 분리로 인해 생기는 표면적심에 의해서 실용성에서 문제를 가지고 있다. 반면에 촉매 층의 이동 부러쉬 코팅 방법은 성능특성을 유지하기 위하여 불필요한 높은 백금로딩을 요구하고 있어 경제적인 한계성을 가지고 있다. 그러므로 촉매소모가 적고 성능이 우수한 촉매의 개발이 MEA제조에 필수이다.

○ 물을 수소와 산소로 분할하여 수소에너지를 생산하는 것은 대단한 도전이다. 석유를 대체하는 다양한 신재생에너지의 생산기술이 집중적으로 연구되고 있으나 아직 경제성은 물론, 어려운 기술적인 문제가 많다고 본다. 우리나라에서도 신 재생에너지 생산을 위해서는 높은 활성과 긴 수명의 새로운 값싼 환경 친화적인 촉매의 개발이 우선되어야 하며 또한 공정의 간소화를 통한 공정효율의 극대화가 무엇보다 중요하다.

저자: Council of Scientific and Industrial Research
자료유형: 특허정보