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PEMFC 전극의 황 피독 저감

전문가 제언: ○ PEMFC(polymer Exchange Membrane Fuel Cell)는 연구가 많은 분야에 걸쳐 큰 진전을 보이고 있다. PEMFC 운전에서 확산, 화학 반응과 플러딩 같은 많은 현상을 이해하게 모델들이 개발되어, 특히 연료전지 자동차에 적용할 때, 최적의 성능을 구하고 있다. Pt코스트와 물 관리는 PEMFC가 안고 있는 상업화의 2대 장벽이다. 이에 대한 방책이 Pt 로딩을 줄여서 반응물의 확산, 전도도와 소수성을 조심스럽게 조절하는 것이 관건이다.

○ ORR(oxigen reduction reaction)과 낮은 Pt로딩이 PEMFC에서 거의 주류를 이루는 중요 연구로 카본 로딩의 영향 등이 연구되고 있다. 이 글에서 저자들은 그래핀 지지 Pt촉매를 합성, 황에 대한 저항성과 독작용을 저감하는 유익한 보고를 하고 있다. 저자들은 황 피독 촉매를 회복시키기 위하여 접착된 오염 종들을 산화시키기 위해 전위법/정전류법(Potentiostat/Galvanostat)을 사용하고, 다른 방법은 연료전지의 전위 이내에서 순환을 반복시켜 회복한다. 자기 회복법과 연속 분극법 중에서 분극법이 빠르고 높은 회수율로 나은 방법임을 보여 주고 있다.

○ 그래핀은 원자적인 박막이나 2차원 시트를 가져 촉매활성을 개선할 기대를 갖고 있다. 그래핀은 흑연의 단일층을 가리키는 기본구조 단위이다. 편의상으로 카본나노튜브는 그래핀을 통 모양으로 한 것이고 풀러렌은 5원 고리를 부가해 구상으로 한 것이다. 일반적인 탄소물질은 미세한 그래핀이 무질서하게 다수 적층된 복잡한 조직을 구성하는 것이 많은데 그래핀은 sp2 구조를 가진 많은 탄소재료의 모 물질이다. 이 글에서 그래핀은 재래의 카본보다 Pt지지에 더 좋은 내구성을 보여주고 있다.

○ 국내는 한양대가 연료전지 촉매활성도에 대한 Pt/C의 기하학적 효과에 대한 보고가 최근 있었고, 서울과기대가 PEMFC의 그래핀 기반 PtM촉매의 ORR연구도 최근 발표하였다. 이외에도 다수 연구가 있는데, 울산대, 고려대, 효성과 SK 및 한국에너지기술연구원(KIER)등이 CO의 산화반응, 합금의 첨가반응 등을 연구하고 있다.

저자: Prithi Jayaraj, P. Karthika, N. Rajalakshmi, K.S. Dhathathreyan
자료유형: 니즈학술정보