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미세 다공 카본담지체에 Pt나노입자를 처리한 PEMFC의 성능

전문가 제언: ○ 수소와 연료전지는 차세대의 동력원이라 보며 앞으로 자동차나 분산형 발전소 및 신재생에너지로서 ‘수소시대’를 예고하며 많은 연구가 이루어지고 있다. 그동안 이 분야에 대한 분석물로 수소저장에서 그래핀과 플러렌의 3D나노구조의 샌드위치형 복합재료나 Pd나노재료에 대한 수소의 스필오버에 의한 수소저장 용량을 증대시키는 연구 등을 발표하였다.

○ 이러한 연구의 본질은 수소를 화학흡착이 아닌 물리흡착에 버금가는 상태의 다소 약한 결합을 선호하면서 그 대표적 재료로 카본을 선호하는 경향을 지적한다. 고체고분자연료전지는 수소를 연료로 하는 전기화학적 발전 기구다. 여기에는 MEA(membrane electrode assembly)가 전체의 발전기능에서 가장 중요한 구성인데, 촉매로 들어가는 Pt가 핵심적 소재로 그간 많은 연구가 Pt를 대체하거나 사용량을 줄이는 시도가 있었으나, 아직 대체물질로 우수한 소재가 없는 실정이다.

○ 이 글은 역시 카본을 담지체로 하는 촉매를 제조 그 성능을 시험하고 있다. 이를 선택한 이유는 카본 지지체에를 처리하는 법과 촉매를 분산하는 방법에서 여하히 물성이 가공되어지는지에 대한 아이디어를 제공하고자 함이다. 그것은 캐소드 담지재료의 메조다공 부피는 연료전지의 산소 질량이동의 관점에서 대단히 중요한 파라미터이다.

○ 이어서 결정구조, 비표면적과 다공의 분산 같은 카본 담지체의 물리적 성질이 PEMFC의 파라미터에 큰 영향을 주고, 특히 최대 파워 밀도에 영향을 준다. 750℃나 800℃가 최적 카본합성온도로서 적절한 다공 사이즈 분산, 마이크로/메조다공비와 MEA를 가져 가장 높은 파워 밀도 값을 나타내는 실험 결과는 눈여겨 볼만하다.

○ 국내는 서울대가 PEMFC의 Pt 담지비에 따른 성능변화, 화학연의 PEMFC용 Pt/C, PtCo/C촉매와 평가, 서울과기대의 고분자전해질연료전지의 Pt/C의 ORR성능, 울산대의 MEA제조에서 Pt/C와 Nafion의 최적비 등 다수 있다. 첨언하면 새로운 아이디어 발굴에 힘 써야 된다.

저자: S. Sepp et al.
자료유형: 니즈학술정보