연구자료6 (양자교환막 연료전지)

목차

1. 서론
2. PVA 막
3. PVA막의 재질
4. PVA막의 산-염기 재질
5. PVA 복합막
6. 나노입자 PVA 복합막
7. 하이브리드 유기물/무기물 복합막
8. PVA막의 안정성과 환경성
9. PVA막의 특성과 나피온 시판막의 특성
10. 결론
11. 출처

본문내용

연료전지용 막과 같은 새로운 전해질 막 재료의 개발을 위한 중요한 요구사항을 들어보자면, 이온 전도도가 높아야 하고, 이와 같이 높은 고-이온 전도도는 DMFC 막의 필수적 결정 요소이다. 새로운 형태의 PVA 막을 디자인하는데 있어서, 최적의 이온 전도도를 유지하면서도 함수량(water content)을 저하시킬 수 있는 방안을 모색해야 한다. DMFC 연료전지용의 막 개발을 위해서는 양자 전도도 및 메탄올 크로스오버의 특성을 극복해야 한다.

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5. PVA 복합막

PVA 막의 성능을 향상시킬 수 있는 최신의 개질법 중의 하나는 복합막(composite membrane)을 제조하는 것이다. 메탄올 크로스오버를 저하시키는 유기물-무기물 복합막, 메탄올 크로스오버를 저하시키고 전도성을 증가시키는 산성-염기성 복합막이 있다. Al2O3, TiO2 혹은 SiO2 등과 같은 세라믹 재료를 PVA 폴리머 매트릭스에 집어넣게 되면, 2가지의 목적이 이루어진다. 그 하나는 PVA 막의 기계적 특성을 향상시키는 것이고, 또 하나는 메탄올크로스오버를 물리적으로 감소시키는 것이다.

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최근에는 이온성 액체와 블록 폴리머(block polymer)을 조합시켜 그 특성을 개량/개질하는 새로운 고분자 전해질 막을 개발하고 있다. 이러한 재료의 개발이 고분자 전해질 막 연구의 새로운 지평을 열어가고 있다. 실용적인 연료전지 조건 하에서 미세구조와 투과특성을 향상시키는 연구를 하고 있다. 특히 DMFC 장치에서의 온도 의존적 팽창작용과 투과특성(용매침투/전자삼투-항력 등) 사이의 상관관계도 체계적으로 연구하고 있다.
직접메탄올 연료전지(DMFC)는 이동형 및 정치형(설비장치형)으로 매력이 큰 전력원이다. 상업용의 DMFC 기술을 개발하기 위해서는, 저가형을 개발해야 하고, 나피온 막과는 다른 무(non)-불소 기저막/기반막을 개발해야 하고, 막을 통한 메탄올의 크로스오버가 없거나 최소화된 막을 개발해야 한다. 연료인 메탄올의 크로스오버는 양극(cathode)의 성능을 저하시켜 연료의 손실을 초래하는 것이다.

참고 자료

Jatindranath Maiti, Nitul Kakati, Seok Hee Lee, Seung Hyun Jee, Balasubra-manian Viswanathan, Young Soo Yoon, “Where do poly(vinyl alcohol) based membranes stand in relation to Nafion for direct methanol fuel cell applications?”, Journal of Power Sources, Vol. 216, 2012, pp.48~66
Xianglin Li, Amir Faghri, “Review and advances of direct methanol fuel cells(DMFCs) part I: Design, fabrication, and testing with high concentration methanol solutions”, Journal of Power Sources, Vol. 226, 2013, pp.223~240
한국과학기술정보연구원(KISTI) : http://www.kisti.re.kr
고경력과학기술인 프로그램 : http://www.reseat.re.kr
한민족과학기술자네트워크 : http://www.kosen21.org
한중일영 한자 센터: http://www.upaper.net/efictions