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KIST, 無가습 수소연료전지 개발

‘자가가습’하는 이중교환막 연료전지 개발
수소연료전지 소형화·경량화 가능성 높여



[월간수소경제 성재경 기자] 한국과학기술연구원(KIST) 수소·연료전지연구단의 김형준 박사 연구팀이 가습장치가 필요 없는 신개념 수소연료전지인 이중교환막 연료전지 개발에 성공했다고 19일 밝혔다.


이 전지는 크기와 무게를 확 줄이고도 최고 850mW/㎠의 출력과 700시간 이상 지속되는 안정성을 갖춰, 드론이나 무인항공기의 주전원으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 


고분자전해질 연료전지(PEMFC)와 고체알칼리막 연료전지(AEMFC) 등으로 전기를 생산하려면 80℃ 이하에서 수분이 포함된 산소나 수소를 공급해야 한다. 이런 연료전지 시스템에는 가습장치가 꼭 필요하다.



KIST 연구진은 고체알칼리막 연료전지의 경우 수소가 공급되는 전극(애노드), 고분자전해질 연료전지는 산소가 공급되는 전극(캐소드)에서 물이 생성되는 원리에 주목했다.


이를 응용해 두 연료전지를 결합한 형태인 수소이온(H+) 전달막과 수산화이온(OH-) 전달막을 순차적으로 나란히 배열하는 이중교환막 연료전지(DEMFC)를 고안했다. 연구진이 투명 셀을 이용해 실험한 결과, 애노드와 캐소드에서 모두 물이 생성되는 것이 확인됐다.


새 전지는 수분을 따로 공급하지 않고도 1㎠ 면적당 최고 850mW의 출력을 내며 700시간 안정적으로 가동됐다. 전지를 50회 이상 껐다 켰을 때도 성능이 유지됐다.


김형준 KIST 연구원은 “수소전기차에 주로 쓰는 연료전지 시스템을 더 가볍고 단순하게 만들면 드론과 무인 항공기의 주전원으로도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.


이번 연구 결과는 ‘저널 오프 멤브레인 사이언스’ 최신호에 실렸다.




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