PEMFC의 장기 운전정지 시 촉매 열화방지

전문가 제언

○ PEMFC(polymer electrolyte membrane fuel cell)는 연료전지 중에서 앞으로의 진전에 대비하여 기초와 응용분야에서 많은 관심을 끌고 있다. 1960년대부터 현재까지 PEMFC의 멤브레인, 양/음극촉매, 분리판 재료들이 시스템디자인 등과 함께 많은 R&D의 진전이 있었다. 그러나 이들 진전은 PEMFC의 대형 상업화를 이루는 데 아직 충분치 못한 것이 현실이다.

 

○ PEMFC 스택의 가장 큰 이점은 수송용으로 적합하며 거의 무배출이다. 2020년 세계의 자동차 수는 15억 대를 넘을 것으로 예측하고 있다. 현재의 기술수준으로 자동차가 100㎾ 연료전지스택에 100g Pt를 사용한다면 지구의 Pt매장량은 고갈될 것이다.

 

○ 15억 대의 자동차는 150,000t의 Pt를 필요로 하는데, 세계의 Pt자원은28,000t으로 추정되어 전체 자동차의 ~20%밖에 공급하지 못하게 된다. 따라서 2020년까지 15억 자동차가 모두 연료전지로 구동되려면, Pt로딩은 팩터10으로 감소해야 한다. 미국 에너지부(US DOE)에 따르면, MEA(membrane electrode assembly)의 Pt 촉매로딩이 <0.03 ㎎/㎠로 감소되는 것을 목표로 정하고 있다.

 

○ 이글은 연료전지 적극에 들어가는 Pt에 관한 기술은 아니나, 연료전지의 MEA부분이 열화로 연료전지의 성능이 감소하고 스택이 열화하면 구 속에 들어있는 Pt 뿐만 아니고 재료까지도 손실을 입게 된다. 이글의 포인트는 연료전지가 장기간 운전정지에 들어갈 때 애노드나 캐소드 영역에 남아있는 수소가 공기와 전기화학 반응을 일으켜 셀을 부식시키고 시스템을 열화하면서 내구성을 떨어뜨리는 점을 강조하여 시스템을 온전하게 보전하는 것을 말하고 있다.

 

○ 국내에서도 연료전지 열화에 대한 연구는 많이 있다. 서울시립대, DGIST, 고려대가 각각 반복적 시동/정지시, 가속스트레스시험, 운전정지시 등에 대한 PEMFC의 열화연구가 있다. KIST, RIST, 울산대는 각각 보관상태, 평판형, 탄소담지체의 열화연구가 있다. 이어서 창원대, 충남대, 순천대도 전해질, 스택의 절연, 과산화수소에 관한 열화등이다.

저자

Wojciech Tokarz, Piotr Piela

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2016

권(호)

41()

잡지명

International Journal of Hydrogen Energy

과학기술
표준분류

에너지

페이지

15002~15006

분석자

손*목

분석물

• PEMFC의 장기 운전정지 시 촉매 열화방지.pdf [463,118 byte]

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