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혼종다중산의 연료전지 응용

전문가 제언: ○ 다중산화금속산(polyoxometalate, POM)과 특히 혼종다중산(heteropolyacid, HPA)이 연료전지의 구성 재료에서 촉매나 전극 및 전해질의 첨가제로 많이 연구하고 있다. 원래 HPA는 계면활성제나 화학 세제 등으로 많은 용도를 가지고 있다. HPA는 MOx 다면체로 되는데, 여기서 M은 보통 W, Mo나 V인데, 하나 혹은 그 이상의 혼종 원소를 에워싸고 있다. 이들의 성질은 센터 금속과 부대 원자를 간단히 변경시켜서 다양한 성질을 갖는 다중산을 만들 수 있다.

○ 연료전지에 HPA를 사용하는 목적은 촉매와 멤브레인에 첨가제로 투입하는데, 촉매의 성능을 향상시키고 이온 전도도를 증가시키기 위해서다. 이들의 반응 메커니즘은 복잡하여 간단히 기술하기는 쉽지 않으나, 촉매 표면의 반응성을 높이고 연료의 크로스오버는 표면반응을 증가시키면서 막을 두껍게 유지하여 방지하는 것으로 알고 있다.

○ HPA에 대한 최근 연구의 새로운 도전은 Pt나 Ru같은 귀금속 촉매에서 공동촉매(co-catalyst)로 기능하면서 귀금속 촉매의 사용량을 줄이는 시도이다. Pt등 귀금속은 자원양이 제한적인데, 이러한 한계를 극복하고자하는 노력은, 카본담체를 촉매에 첨가하여 다공성을 확대하면서 표면적을 높이고, Pt를 나노입자로 가공하여 첨가함으로써 적은양의 귀금속으로 촉매효율을 극대화하고자 하는 연구가 많이 있다. HPA도 다른 기능으로 도전하면서 같은 목적의 성과를 올릴 수 있으리라 보고 있다.

○ 연료전지 연구는 두산, LG, 삼성 등 대기업에 이어 중견기업들도 속속 출사표를 내고 있다. 아직 연료전지 설치비가 높아 시장규모가 크지 않지만 매년 20~30%씩 빠르게 성장해 잠재력이 높다. 관련업계에 따르면 중견기업 에스에너지, 퓨얼셀파워 등이 연료전지 부문에서 전국적으로 수주하고 있다. 이글에서 보여주는 HPA 등에 대한 촉매나 전해질의 특성에 관한 연구는 일부 대학과 연구기관에서 수행하고 있다.

저자: M. Kourasi et al.
자료유형: 니즈학술정보