수소연료전지 성능을 떨어트리는 부산물인 물의 영향을 줄이는 구조 개선 기술이 개발됐다.

5일 한국과학기술연구원(KIST)은 수소·연료전지연구센터 유성종 책임연구원 연구팀이 3차원 구조체를 제어하는 기술로 오랜 시간 높은 안전성을 가지고 기존 대비 전력밀도도 높인 연료전지 기술을 개발했다고 밝혔다.

연료전지는 수소를 활용해 전기를 생산하는 기술로 최근 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC)가 전력 공급이 빠르고 저온에서 구동할 수 있어 주목받고 있다.

하지만 오랜 시간 구동하면 수소가 반응해 내부에서 만들어지는 물이 전지 내구성과 성능을 떨어트리는 게 문제였다.

연구팀은 전극층을 1차원과 3차원 다중 차원 구조로 설계하는 제어 기술을 개발했다. 이는 기존 촉매와 전해질막을 그대로 활용하면서도 물이 일으키는 성능 저하 문제를 해결할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

또 전해질막 구조체도 표면에 패턴을 주는 방식으로 설계해 연료전지 내 저항을 줄이고 전기화학적인 활성 표면적을 늘려 전력밀도를 기존보다 40% 높였다.

여기에 수송층도 축축한 기체가 전달될 때 물질 전달을 잘하도록 하는 3차원 구조를 더한 결과 출력 밀도가 18% 늘어난 것으로 나타났다고 연구팀은 강조했다.

유 책임연구원은 "3차원 구조체를 이용하면 기존 연료전지의 구조로는 어려웠던 다양한 촉매의 활용도를 극대화하고, 생성되는 물을 안정적으로 관리할 수 있다"며 "수소자동차 또는 발전용 연료전지에 적용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

연구결과는 국제학술지 '어드밴스트 머티리얼스' 최신 호에 실렸다.

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