스펀지 계면구조 제조 공정과 공정 단계에 따른 탄화수소계 멤브레인 모식도.KAIST 제공
[대전=일요신문] 박하늘 기자 = 스펀지 구조를 이용해 수명을 20배 늘린 수소연료전지가 국내연구진에 의해 개발됐다.
한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 김희탁 교수는 한국화학연구원 홍영택 박사와 공동으로 스펀지 구조를 이용해 계면 결착력을 대폭 강화시킨 수소연료전지를 개발했다고 21일 밝혔다.
수소연료전지는 고가의 불소계 멤브레인을 이용하기 때문에 가격이 비싸 보급에 어려움이 있다.
가격을 낮추기 위해 저가의 탄화수소계 멤브레인이 제안됐지만 전극과의 계면 결착력이 낮아 전극과 멤브레인 사이의 분자 등의 원자가 떨어지는 현상(계면이탈리) 때문에 수명이 급감하는 문제가 있었다.
김희탁 교수팀은 탄화수소계 멤브레인 표면에는 스펀지 계면구조와 전극 표면 고분자 층이 서로 3차원적으로 얽혀 고정돼 강한 계면 결착력이 발생하는 원리를 이용했다.
그 결과 전극과 멤브레인 사이의 계면 결착력을 기존에 비해 37배 증가시켰고 탄화수소계 연료전지의 수명은 약 20배 연장하게 됐다.
특히 스펀지 계면구조는 공정성이 높은 스프레이 코팅이나 딥 코팅 법을 이용했기 때문에 상용화에도 용이할 것으로 예상된다.
김 교수팀은 이번 연구 성과가 연료전지 가격을 낮추는 데 크게 기여할 것으로 내다보고 있다.
이번 연구성과는 ‘어드밴스트 머티리얼즈(Advanced Materials)’ 11월10일자 온라인판에 게재됐다.
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