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직접메탄올 연료전지(DMFC)용 비 백금 캐소드 전극

전문가 제언: ○ 연료전지의 캐소드에 들어가는 백금(Pt) 촉매는 산소환원 반응(ORR)이나, 내구성과 안정성에서 현재까지는 가장 우수한 촉매이다. 그러나 백금이 자원적으로 한계가 있고 값이 고가인 점 때문에 백금을 대체할만한 저렴하고 성능이 좋은 다른 금속촉매를 찾고자 오래전부터 수많은 노력을 해왔다.

○ 백금을 촉매로 사용한다면, 들어가는 백금의 양을 줄이기 위해 카본나노튜브(CNT) 같은 카본 담체위에 나노입자 크기의 백금을 표면에 분산하여 사용하는 것과, 이글에서 보는 바와 같은 백금 대체 타 금속 촉매를 개발하는 것이다.

○ 백금 대체촉매의 개발은 광범위하게 이루어져 이글에서 보는바와 같이 종류별로 많은 촉매가 나와 있다. 그래서 이들의 동향에 대한 기술은 가지 수가 많고 제조와 실험방법이 다양하여 각론으로 자세하게 기술하기는 곤란하므로 연구자들은 원본과 레퍼런스를 중심으로 연구에 참고하기 바란다.

○ DMFC는 연료전지 중에서 고분자전해질막 연료전지(PEMFC)와 백금을 캐소드로 사용하는데서 기술적으로 유사한 점이 있다. DMFC의 캐소드 촉매를 개발하는데 있어서 문제점은 백금이 아닌 다른 우수한 촉매를 개발해도 낮은 반응성, 과전압 및 낮은 안정성 등이 문제로 지적되는 부분이다. 그러나 백금을 계속 사용하는 것은 장기적으로, 물리적으로 허용되지 않기 때문에 언젠가는 해결해야할 문제이다. 그래서 멀지않은 장래에 이 문제는 해결되리라 본다.

○ 이외에도 DMFC를 상용화하는 데는 위의 현상과 관련지어 전극과 전해질 재료의 성능 향상 문제들이 있다. PEMFC와 마찬가지로 Pt촉매 사용량의 저감과 MCO 억제를 위한 기존의 Nafion막의 개선 등이 있다. 국내는 삼성과 LG 등 전자회사가 이 분야에 적극적으로 참여하고 있다. 삼성은 MCO 억제를 위해 탄화수소계 수소이온 전도성 고분자와 MCO 저지 고분자의 복합 등 관련 연구를 수행하고 있다.

저자: N.A. Karim et. al.
자료유형: 학술정보