| 초록 |
고분자 전해질 연료전지의 단위전지 운전시 성능저하의 원인은 여러 가지가 있다. 양극과 전해질의 계면사이에서 전기화학반응에 의해 생성된 물은 back diffusion에 의해 전해질막을 통해서 음극쪽으로 이동하여 막의 가습에 이용되거나 전극을 통과해서 외부로 배출되어야 하는데 전극구조가 물의 배출에 적합하지 않을 경우 기체의 흐름 경로를 막아서 전지 성능을 저하시킨다. 또한 고체상태의 전해질을 사용하기 때문에 전해질이 촉매층 내부까지 침투될 수 없기 때문에 촉매의 이용률이 낮다. 이와 더불어 전극을 제조할 때 고려해야될 사항은 다음과 같다. 전극은 반응기체가 공급되어 촉매에 의해 전기화학반응이 일어나는 장소이며, 전자가 이동하는 통로로서, 반응기체의 확산과 촉매 반응이 활발하게 이루어질 수 있는 구조적 특성과 전류흐름에 대한 저항이 작은 전기적 특성을 가지도록 설계되어야 한다. 이러한 전극의 성능은 탄소 지지체의 종류, 촉매의 형태 및 특성, 기체투과층의 유무, 촉매층과 기체투과층의 제조방법, PTFE의 함량, Nafion 용액의 함량, 열처리 방법 등에 의해 결정되는데, 여기서는 기공형성제를 이용해서 기체확산층 내부에 이중기공구조를 형성시켰고, Nafion 용액을 Butyl Acetate와 함께 섞어서 colloid화하여 촉매층을 제조함으로써 높은 촉매 이용률을 얻을 수 있게 하였다. 또한, 전기화학적 분석법을 통하여 기공형성제의 첨가와 촉매층의 제조방법에 따른 전극과 전극-전해질 계면의 특성변화를 살펴보았다. |
