| 초록 |
고분자 전해질 연료전지는 수소나 프로톤 (H+)을 제공할 수 있는 화합물의 화학적 에너지를 직접 전기로 변환할 수 있는 전기화학적 에너지전환장치이다. 특히, 전기자동차용 동력원으로 각광받으며 수소와 공기중의 산소를 사용하는 고분자 전해질 연료전지의 성능은 연료극과 환원극에서 발생하는 과전압에 의해서 결정되는데, 상대적으로 느린 산소환원반응과 산소확산속도로 환원극의 과전압이 연료극에 비해 훨씬 크다. 과전압은 크게 활성화 과전압, 오믹 (Ohmic) 과전압, 농도 과전압으로 구별되며, 고출력밀도에서는 농도 과전압이 연료전지의 성능을 결정한다. 농도 과전압을 줄이기 위해서는 반응물인 산소가 촉매층으로 잘 확산되어야 하고 반응생성물인 물은 촉매층으로부터 효과적으로 배출되어야 한다. 이를 위해서 촉매층과 기체유로 사이에 위치한 기체확산층의 역할은 매우 중요하며, 기체확산층의 물성과 구조에 따라 고출력밀도에서 연료전지의 성능은 크게 영향을 받는다. 본 연구에서는 미세기공층을 가지는 이중구조의 기체확산층을 활용하여 효과적으로 물을 관리할 수 있는 다양한 방법들을 알아보고, 물의 여러 이동현상에 따른 기체확산전극의 설계에 대해 살펴보고자 한다. |
