연료전지 촉매

전문가 제언

○ 연료전지는 전해질 및 전극의 종류에 따라 알칼리형, 인산형, 용융탄산염형, 고체전해질형 및 고체고분자형으로 분류된다. 이 중에서도 -40℃ ~ 120℃ 정도의 저온에서 작동 가능한 고체고분자형 연료전지가 주목을 받고, 최근 자동차용 저공해동력원으로서의 개발, 실용화가 추진되고 있다. 고체고분자형 연료전지의 용도로서는 차량용 구동원이나 정치형 전원이 검토되고 있으나 이들 용도에 적용되려면 장기간에 걸친 내구성이 요구된다.

○ 연료전지의 반응속도를 높이고, 연료전지의 에너지 변환효율을 높이기 위해 연료전지의 양극 표면이나 음극 표면에는 촉매 층이 설치된다. 촉매로서 일반적으로 귀금속이 사용되고 있으며, 귀금속 중에서도 높은 전위에 안정하며, 활성이 높은 백금, 팔라듐 등 귀금속이 주로 사용되고 있다. 그러나 이들 귀금속은 가격이 비싸고, 자원량이 한정되어 있어 대체 촉매의 개발이 요구되어 왔다.

○ 귀금속 대체촉매로서 귀금속을 일절 사용하지 않는 비금속탄화물, 비금속 산화물, 비금속 탄질산화물, 칼코겐화합물 및 탄소촉매 등이 보고되어 있다. 이들 재료는 백금 등 귀금속재료에 비하여 안가이며, 자원량이 풍부하다. 그러나 비금속재료를 포함하는 촉매는 실용적으로 충분한 산소환원능이 얻어지지 않는 문제점이 있다. 또한 높은 산소환원 촉매활성을 나타내지만 연료전지 운전조건에서의 안정성이 매우 낮은 것이 문제점이다.

○ 이 논문은 인산형 연료전지, 용융탄산염형 연료전지, 고체산화물형 연료전지, 고체고분자형 연료전지의 실용화와 전극 및 전극촉매에 대하여 해설하고 있으며, 특히 MEA의 열화원인, 백금의 절감 및 연료전지 자동차에 대한 개발동향에 대하여 해설하고 있다.

○ 국내에서는 백금을 대체하는 연료전지 촉매에 대하여 기업과 대학에서 많은 연구가 진행되고 있으며, 현대와 기아차가 2015년부터 연료전지자동차 시판을 위한 양산체제를 구축하고 있으나 가격 면에서 정부의 보조금 지원이 필요할 것이다.

저자

Muroi Takashiro

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2013

권(호)

61(6)

잡지명

工業材料

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

72~76

분석자

서*석

분석물

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