고분자전해질 연료전지의 유효 수송특성 - 가스확산층을 중심으로

전문가 제언

○ 세계적으로 2015년부터는 현대/기아자동차를 포함한 주요 완성차 업체들이 연료전지자동차의 판매를 시작할 예정으로 있다. 우선적으로 수소 공급 인프라가 구축된 지역부터 선별적으로 연료전지자동차가 보급될 전망이다. 또한 이들 업체들은 2025년경부터 연료전지자동차를 본격적으로 보급할 계획으로 있으며 비교 우위의 가격경쟁력 확보를 위해 치열한 개발 경쟁을 전개하고 있다.

○ 연료전지는 분리판, 가스확산층, 촉매층 및 고분자전해질막 등으로 구성되어 있는 전기화학적 디바이스이다. 이들 구성요소들은 탄소섬유, 바인더(binder), 다공질 매체, 양자 이오노머(ionomer, 사슬 간에 이온결합을 포함하는 고분자의 일반용어) 등의 복합체로 제작된다.

○ 고분자전해질 연료전지는 구성요소별 기능에 따라 전달주체들이 다른 것이 특징이며 각 요소들의 전달특성은 연료전지기술에서 매우 중요한 개발항목이다. 고분자전해질 연료전지의 실용화와 기술 개선을 위해서는 각 구성요소들의 전달특성에 깊은 이해가 필요한데 이 자료는 이에 대한 최근의 기술동향을 검토 및 요약하고 있다.

○ 최근에 나노크기의 현상들을 수치계산기법으로 재현할 수 있게 되어 연료전지의 이해에도 크게 도움이 되고 있다. 일본 Tohoku대학의 유체과학연구소는 백금촉매 표면에서 수소원자가 이온으로 해리되어 촉매 표면을 매우 빠른 속도로 운동하는 현상, 전해질막 내에서 양자가 물 분자와 결합하면서 Oxisonium(H3O+)으로 이동하지만 H3O+분자로서 이동하는 Vehicle 메커니즘과 양자가 hopping하면서 H2O 물분자로 이동하는 것으로 보이는 Grottus 메커니즘 등을 해석하여 연료전지의 작동상태와 막의 성질에 따른 양자 수송속도를 정확하게 평가하였다.

○ Clean Energy Patent Index는 2012년도에 우리나라의 삼성전자와 SDI가 76건의 특허를 출원하여 Toyota, GM, Honda에 이어 4위를 차지했음을 발표하였으며 현대차도 25건으로 Top 10에 진입하였다. 연료전지 개발을 위한 우리기업의 특허 활동이 매우 활발함을 알 수 있다.

저자

N. Zamel, X. Li

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2013

권(호)

39

잡지명

Progress in Energy and Combustion Science

과학기술
표준분류

에너지

페이지

111~146

분석자

조*

분석물

• 고분자전해질 연료전지의 유효 수송특성-가스확산층을 중심으로-.pdf [334,776 byte]

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