고분자전해질형 출력밀도 높아 차세대 전지 주목
직접메탄올 액체연료 직접 사용해 장치 간단
알칼리-주로 우주선 탑재…상업용으론 관심낮아
연료전지는 사용되는 내부 전해질에 따라 구분된다. 일반적으로 현재 개발되고 있는 마이크로 연료전지는 고분자 전해질 막을 사용하는 고분자 전해질과 메탄올을 주 연료원으로 사용한 직접 메탄올 연료전지, 알칼리 연료전지 등이다.
초기엔 PEMFC 방식이 주로 개발돼왔으나, 2000년 이후부턴 소형화와 안정성 면에서 다소 유리한 DMFC 방식이 개발되고 있다. 반면, 지난해부터는 전기방출량, 산화물의 크로스오버 현상, 촉매피독문제 등 DMFC의 기술적 한계로 난관에 부딪치면서 일부 업체에선 수소저장방법과 가격을 최소화한 새로운 PEMFC에도 다시 관심을 보이고 있다.
반면, 알칼리 연료전지의 경우, 주로 우주선에 탑재돼왔으나, 상업적으론 관심을 받지 못하고 있다.
◇고분자전해질형 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)〓기존 2차전지를 대체할 가장 유력한 차세대 전지로 주목받고 있다. 휴대용 전원을 위해선 저온에서의 동력 밀도가 높고 다루기가 쉬워야 하는데, 이를 만족시키는 것이 바로 PEMFC 방식이기 때문.
수소이온을 전도하는 전해질로 액체가 아닌 고체 고분자 중합체(Membrane)를 사용하는 PEMFC 방식의 연료전지는 출력밀도가 높아 이동형으로 사용이 가능한데다, 저온에서 작동하기 때문에 상온 기동성과 부하 응답성이 우수하다.
전해질이 고분자막으로 돼 있어 관리ㆍ운전 및 구성이 쉽다. 섭씨 100도 미만의 상온에서 작동되나, 최근엔 100도 이상의 고온에서 작동되는 고분자 연료전지 개발도 활기를 띠고 있다.
◇직접메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell)〓메탄올을 연료로 사용한다. 작동 온도는 섭씨 100도 미만으로 상온에서 운전하며, 전지구조는 PEMFC 방식과 함께 매우 유사하다.
이 방식은 에너지 밀도가 높은 액체 연료를 직접 사용하기 때문에 장치가 매우 간단해지는 장점이 있다. 반면, 반응 속도가 낮아 출력밀도가 낮고 메탄올 분해에 따른 전극 성능이 낮기 때문에 고가의 백금 촉매를 다량 사용해야 하고, 고분자 전해질 막을 통한 메탄올의 크로스 오버로 전지 성능이 저하된다는 점이 단점이다.
최근엔 높은 출력밀도의(>100W/g), 메탄올 공급 및 생성물 제거장치 등 보조 시스템의 소형화, 메탄올의 크로스오버가 적은 전해질 막 개발, 촉매 효율 증가와 동시에 백금 사용량을 줄이는데 관련업계가 사활을 걸고 있다.
직접메탄올 액체연료 직접 사용해 장치 간단
알칼리-주로 우주선 탑재…상업용으론 관심낮아
연료전지는 사용되는 내부 전해질에 따라 구분된다. 일반적으로 현재 개발되고 있는 마이크로 연료전지는 고분자 전해질 막을 사용하는 고분자 전해질과 메탄올을 주 연료원으로 사용한 직접 메탄올 연료전지, 알칼리 연료전지 등이다.
초기엔 PEMFC 방식이 주로 개발돼왔으나, 2000년 이후부턴 소형화와 안정성 면에서 다소 유리한 DMFC 방식이 개발되고 있다. 반면, 지난해부터는 전기방출량, 산화물의 크로스오버 현상, 촉매피독문제 등 DMFC의 기술적 한계로 난관에 부딪치면서 일부 업체에선 수소저장방법과 가격을 최소화한 새로운 PEMFC에도 다시 관심을 보이고 있다.
반면, 알칼리 연료전지의 경우, 주로 우주선에 탑재돼왔으나, 상업적으론 관심을 받지 못하고 있다.
◇고분자전해질형 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)〓기존 2차전지를 대체할 가장 유력한 차세대 전지로 주목받고 있다. 휴대용 전원을 위해선 저온에서의 동력 밀도가 높고 다루기가 쉬워야 하는데, 이를 만족시키는 것이 바로 PEMFC 방식이기 때문.
수소이온을 전도하는 전해질로 액체가 아닌 고체 고분자 중합체(Membrane)를 사용하는 PEMFC 방식의 연료전지는 출력밀도가 높아 이동형으로 사용이 가능한데다, 저온에서 작동하기 때문에 상온 기동성과 부하 응답성이 우수하다.
전해질이 고분자막으로 돼 있어 관리ㆍ운전 및 구성이 쉽다. 섭씨 100도 미만의 상온에서 작동되나, 최근엔 100도 이상의 고온에서 작동되는 고분자 연료전지 개발도 활기를 띠고 있다.
◇직접메탄올 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell)〓메탄올을 연료로 사용한다. 작동 온도는 섭씨 100도 미만으로 상온에서 운전하며, 전지구조는 PEMFC 방식과 함께 매우 유사하다.
이 방식은 에너지 밀도가 높은 액체 연료를 직접 사용하기 때문에 장치가 매우 간단해지는 장점이 있다. 반면, 반응 속도가 낮아 출력밀도가 낮고 메탄올 분해에 따른 전극 성능이 낮기 때문에 고가의 백금 촉매를 다량 사용해야 하고, 고분자 전해질 막을 통한 메탄올의 크로스 오버로 전지 성능이 저하된다는 점이 단점이다.
최근엔 높은 출력밀도의(>100W/g), 메탄올 공급 및 생성물 제거장치 등 보조 시스템의 소형화, 메탄올의 크로스오버가 적은 전해질 막 개발, 촉매 효율 증가와 동시에 백금 사용량을 줄이는데 관련업계가 사활을 걸고 있다.
