| 초록 |
새로운 에너지기술의 개발은 에너지 효율 개선 및 공해문제를 해결 해야한다는 과제를 가지고 있으며 고효율, 무공해의 장점을 가지고 있는 연료전지(Fuel Cell)의 발전기술은 이들 신에너지 기술중의 하나이다. 그중 고분자 전해질 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)는 수소 이온 교환특성을 갖는 고분자막을 전해질로 사용하는 연료전지이며, 다른 연료전지에 비하여 효율이 높고 전류밀도 및 출력밀도가 크며, 고체인 고분자막을 사용하여 부식문제를 해결함과 동시에 작동온도가 낮은 여러 가지 특성이 있다. 특히 전해질의 흐름이나 고갈 등의 문제가 없으며, 제조 및 조립이 쉽고, 반응기체의 압력변화에도 덜 민감하다. 그러나 이같은 장점에도 불구하고, 초기투자 비용이 많이 들고 장치의 거대화로 인하여 많은 문제점을 접하고 있다. 또한 PEMFC의 전해질로 사용하는 고분자막은 수소이온 전도도를 유지하기 위해 전해질 무게의 20 %정도가 수화되어야 한다. 따라서 연료전지의 운전 중에 고분자막은 항상 수화되어 있어야 한다. 이와같이 전해질막의 수분 함유가 고분자 전해질 연료전지의 이온전도도에 결정정적인 역할을 하기 때문에 막의 수분 유지를 위하여 외부 가습기를 사용하여 왔다. 이 방법은 물을 증기로 변환하기 위하여 에너지를 가하게 되는데, 이로 인해 생긴 잠열이 Cell에 직접 전달되기 때문에 냉각이 필요하고 이로 인하여 에너지 효율도 떨어지게 된다. 또한 외부 가습장치를 달아주어야 하기 때문에 장치가 더욱 복잡해진다. 이런 문제점을 해결하기 위하여 기존의 제시된 막가습 방법들은 전해질막에 직접 물을 공급하는 방법과 fiber wicks를 전해질막에 삽입하여 물을 공급하는 방법과 Watanabe에 의해 제시된 화학반응을 통해 고분자막에 수분을 공급하는 방법들이 있다. 본 연구에서는 Nafion solution(5 wt%, Aldrich co.)에 SiO2를 분산시켜 전해질막을 제조하였고, 제조된 고분자 전해질막에 Pt촉매를 환원 함침시켰다. SiO2가 잘 분산된 전해질막에 Pt 환원함침시킨 Pt-SiO2 membrane을 이용하여 자기가습을 통한 단위전지 성능을 측정하였고, SiO2의 양에 따른 성능 및 막저항을 비교하였다. 또한 EDX(Energy Dispersive X-Ray)를 통하여 막내 SiO2분포를 확인하였다. |
