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국내연구진 수소연료전지 단가절감 원천기술 개발
  • 한국에너지정보센터
  • 승인 2021.10.03 16:11
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한국에너지기술연구원은 정치영 박사와 한양대 이성철 교수 공동 연구팀이 수소연료전지 핵심부품인 MEA(막전극전합체)의 제조 단가를 절감할 수 있는 원천기술을 개발했다고 지난달 밝혔다. MEA는 연료전지 전극과 전해질막이 접합된 부품으로, 수소와 산소의 전기 화학반응을 통해 실제 전기를 만드는 역할을 하는데 연료전지 스택 원가의 40%를 차지한다.

정치영 박사는 “미국 에너지부가 제시한 목표를 조기 달성할 수 있는 차세대 수소연료전지용 전극 제조 기술을 개발했다”며 “고부가 제품인 MEA 양산에 기여할 것”이라고 말했다.
MEA는 백금 촉매와 ‘나피온(Nafion·불소계 전해질막 소재) 이오노머(중합체)’가 혼합된 형태로 제작된다.

이 과정에서 이오노머의 응집 현상으로 인해 산소전달 저항이 증가하고 백금 촉매의 활성이 떨어지는등 문제가 있다. 미국 에너지부(DOE)는 산소 전달 저항을 최소화 하고 가격도 낮출 수 있도록 2025년까지 백금 사용량을 현재 0.5㎎/㎠에서 0.1㎎/㎠ 이하로 줄이도록 권고하고 있다. 연구팀은 습식 전기분무 공정을 이용해 전극 표면에 이오노머를 2㎚(나노미터·10억분의 1m) 수준으로 제어, 얇고 균일한 나피온 이오노머를 제작했다.

백금 촉매와 나피온 이오노머, 공극을 수직으로 배열해 이온과 전자, 산소 간 이동 거리를 최소화한 MEA를 설계, 연료전지 성능을 극대화했다. 습식 공정으로 전기적 척력을 일으켜 이오노머 박막의 높은 분산도를 지속해서 유지할 수 있는 등 기존 공정 대비 설치 비용은 절반 수준, 양산 속도는 2배 이상 높일 수 있다고 연구팀은 설명했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘어플라이드 카탈리시스 B-인바이런멘털'(Applied Catalysis
B-Environmental)(8월 10일자) 온라인 판에 실렸다.

한국에너지정보센터  kecenter@hanmail.net

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