새로운 나노구조의 막-전극 접합체 제작 과정 및 그 영향.(사진제공=한국연구재단)

국내 연구진이 메탄올 연료전지의 핵심부품을 개발해 전지의 성능을 비약적으로 향상시킬 전망이다.

1일 한국연구재단에 따르면 조용훈 강원대학교 교수가 성영은·최만수 서울대학교 교수와 고성능 직접메탄올 연료전지용 막-전극 접합체를 개발했다.

연구팀은 메탄올의 산화반응이 발생하는 막-전극 접합체에 간단한 공정을 통해 마이크로?나노 규모의 구조를 도입해 느린 반응속도와 메탄올 투과문제를 동시에 해결했다.

먼저 전해질 막 표면을 나노구조 계층으로 패턴화해 산화전극 특성을 향상하고 반응속도를 증가시켰다.

또 이 패턴의 골짜기를 따라 균일한 나노-균일(crack)을 갖는 금 층을 표면에 도입해 메탄올이 투과되지 않도록 제한했다.

제작된 막-전극 접합체를 직접메탄올 연료전지에 적용하면 전력 밀도가 최대 42.3% 향상되는 성과를 보였다.

특히 막-전극접합체의 백금 촉매 사용량 대비 전력 밀도(85mW/mgPt)는 상용 막-전극 접합체와 비교해 2배 이상 향상됐다는 것이 입증됐다.

조 교수는 "이 연구는 촉매?전해질 등 물질을 변화시키지 않고 막-전극 접합체의 구조를 변형시켜 메탄올 연료전지의 낮은 성능 한계를 극복해낸 것"이라며 "고에너지밀도의 연료전지를 드론의 전력원으로 사용하면 비행시간을 획기적으로 늘릴 수 있어 활용범위가 비약적으로 확장될 수 있다"고 말했다.

한편 이 연구는 한국연구재단 이공학 개인기초연구지원사업의 지원으로 수행, 나노기술분야 국제학술지 나노 에너지(Nano Energy) 지난 1월호에 게재된 바 있다.

 
 

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