| 초록 |
알칼리형 연료전지(Alkaline Fuel Cell, 이하 AFC)는 순수한 수소와 산소를 사용해야하는 단점에도 불구하고, 다른 연료전지에 비해 효율과 출력 밀도(power density)가 매우높다. 또한 시동이 빠르고 전지의 소형화, 비귀금속 촉매를 사용함으로 인한 낮은 제작단가, 전지구성품의 단순함(simplicity), 낮은 작동 온도, 전해질로 KOH 수용액을 사용함으로써 전지 구성 재료의 낮은 부식성, 그리고 경제성 있는 전지 수명(reasonable life)을 특징으로 갖기 때문에, 이동용(휴대용) 발전기, 지상 설치형 동력 장치 및 전기 차량의 전원으로연구가 진행되고 있다. 이러한 AFC는 앞서 말한 바와 같이 전해질의 부식성이 강하지 않아 백금 촉매 대신 비귀금속 촉매의 사용이 가능한데 수소전극의 촉매로는 Raney nickel이,산소전극의 촉매로는 Doped-Ag이 적합한 것으로 알려져 있다[1, 2].Raney nickel 촉매는 우수한 수소 흡착 능력과 비교적 넓은 표면적을 가지고 있음에도 불구하고 전극촉매로 사용할 때는 제조과정중 들어가는 PTFE에 의해 실제 반응할 수 있는 면적은 상당히 좁게 된다. 이는 전극제조시 촉매 입자간을 연결해주는 역할과 전극이 전해질에 의해 지나치게 젖는 것을 막아주기 위해 첨가하는 PTFE가 Raney nickel의 표면을 대부분 덮어버림으로 인한 것이며, Doped-Ag 촉매로 제조하는 산소극에서도 같은 현상이 일어난다. 또, Pt/C 전극은 전극 구조면에서 우수한데, 그 이유는 바로 전극의 대부분을 차지하는 carbon의 다공성구조 때문이며, 따라서 Raney nickel 촉매에 carbon을 물리적으로 섞어서 전극을 만들면 전극 내의 물질 전달 저항을 줄여 주어 Raney nickel 전극보다 낮은 분극저항과 높은 한계전류밀도 값을 얻으리라 예상이 된다.따라서 본 연구는 전극의 구조 개선을 목적으로 carbon을 물리적으로 첨가는 것이 전극 구조에 미치는 영향들을 BET 표면적, TPO & TPR, 분극곡선(polarization curve)의 형태, 분극 저항(polarization resistance) 및 교환전류밀도(exchange current density), 한계전류밀도(limiting current density)값 등을 통하여 분석한다.
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