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금속수소화물 용기와 합친 연료전지 스택

전문가 제언: ○ 자동차용 연료전지는 PEMFC를 사용한다. PEMFC를 자동차에 탑재하면 수소저장시스템도 소형화하여 자동차에 온보드로 탑재해야한다. 지금 각 나라가 이 문제를 두고 많은 연구를 하는데 US DOE에서 목표로 정하고 있는 1회 충전으로 가용한 거리는 아직 없는 실정이다. 이 목표는 쉽게 얘기해서 가솔린차만큼 한번 주유하여 300km 이상을 달릴 수 있는 정도의 대등한 목표를 연료전지 자동차에도 적용하겠다는 것이다.

○ 금속 수소화물에 수소를 저장하는 것은 수소가 금속합금과 반응할 때 격렬한 화학반응이 아닌 흡수 정도로 느슨한 반응으로 저장물질에 달라붙어 있다가 방출할 때는 짧은 시간에 나와 신속한 전기화학 반응을 해주기를 바라는 것이다. 여기서 문제는 수소를 MH에 흡수시킬 때 단시간에 많은 양의 수소가 들어가주기를 기대한다. 그래서 흡착제 재료를 개발하는 것은 물론이고 또 수소흡수는 발열반응이어서 열을 뽑아주어야 한다.

○ 또 수소를 방출할때는 흡열반응이라 가열해야한다. 이렇듯 금속수소화물의 수소저장은 열관리가 중요하여 이때 들고 나는 열을 효과적으로 이용하고자하는 연구가 이 논문이 보고하는 수소용기를 연료전지 스택 사이에 샌드위치로 끼워 넣는 아이디어가 나왔다. 수소와 산소반응은 241.8kJ의 열을 발생하고 이중 135.4kJ/mol이 폐열로 되어 이를 효과적인 이용인데, 실험실에서 수제작한 장치들이라 유체이동 등에서 불균형으로 썩 결과는 좋아보이지는 않다.

○ 그러나 구상은 괜찮아 보이며 앞으로 소재개발과 열/물관리를 보다 조직적, 효과적으로 수행하는지가 관건으로 보인다. 국내는 수소저장 금속수소화물에 관한 연구는 상당한 수준에 있다. 이 논문처럼 샌드위치형태의 구성은 보이지 않는다. 금속수소화물관련 연구는 기아/현대자동차의 금속수소화물계 수소저장, 삼성SDI에서 수소발생장치 및 이를 채용한 연료전지 등의 특허가 출원되어 있다.

저자: Zhixiang Liu et al.
자료유형: 니즈학술정보