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KAIST·화학연, 저렴하고 효율 높은 수소연료전지 개발

(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = KAIST(한국과학기술원) 생명화학공학과 김희탁 교수와 한국화학연구원 홍영택 박사 공동 연구팀은 저렴하면서도 효율과 수명을 높인 수소연료전지를 개발했다고 21일 밝혔다.

수소연료전지 내부구조
수소연료전지 내부구조

수소연료전지는 수소와 산소의 화학 반응을 통해 전기에너지를 만들어내는 장치로, 화석연료를 대체할 미래 에너지원으로 주목받고 있다.

수소연료전지는 멤브레인(얇은 고분자 막)과 전극이 접합된 수십∼수백장의 '스택'으로 이뤄져 있는데, 널리 쓰이는 불소계 멤브레인은 합성이 까다롭고 값이 비싸다.

이를 대체하기 위해 탄화수소계 멤브레인을 활용하는 방안이 시도되고 있지만, 멤브레인과 전극 간 결착력이 낮아 계면이 탈리돼 성능이 급격히 떨어지는 문제가 있었다.

연구팀은 탄화수소계 멤브레인 표면에 스펀지 모양의 다공 층을 형성한 뒤, 다공 층을 전극과 강하게 결합할 수 있는 고분자로 채웠다.

스펀지 모양 멤브레인의 개념도
스펀지 모양 멤브레인의 개념도

이를 통해 탄화수소계 멤브레인과 계면 접착층이 3차원으로 얽혀 맞물리면서 강한 결착력이 발생하게 된다.

연구팀이 개발한 탄화수소 멤브레인을 적용한 수소연료전지는 기존보다 계면 결착력이 37배 높았으며, 수명도 20배 증가한 것으로 나타났다.

김희탁 교수는 "물리적인 맞물림 구조를 통해 연료전지의 계면 탈리 문제를 해결했다"며 "기존 스프레이 코팅 방식으로 쉽게 제조할 수 있어 연료전지 가격을 낮추는 데 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구 성과는 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'(Advanced Materials) 지난 10일 자 온라인판에 실렸다.

jyoung@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2016/11/21 10:47 송고

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