| 초록 |
최근의 직접 메탄올 연료전지(DMFC)는 작은 질량과 부피 등의 장점들로 다른 연료전지와 비교하여 휴대폰, PDA, 노트북 등과 같은 휴대용 이동 전원으로의 개발연구가 활발히 이루어지고 있다. 또한 메탄올을 액상으로 직접 사용하기 때문에 수소 개질장치가 따로 필요 없으며, 고체 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)와 비교하여 단위 부피당 에너지 밀도가 높고 요즘과 같이 환경오염에 민감한 부분에서는 거의 친환경적이다. DMFC가 이러한 좋은 조건을 가지고 있으면서도 상용화가 아직 안되고 있는 여러 이유 중에 가장 큰 문제는 메탄올의 cross-over 때문이다. 이것은 연료극(anode)에서 메탄올이 전부 산화되지 못하고 수화된 상태로 고분자 전해질 막을 투과하여 공기극(cathode)으로 넘어가는 현상이다. Cathode에서는 환원반응만 일어나야하는데 메탄올이 넘어와서 Pt와 반응하게 된다. 따라서 cathode에서의 전위를 감소시키고 산소의 환원반응을 방해함으로써 DMFC의 성능저하에 가장 큰 원인이 되고 있다. 이러한 cross-over 방지를 위하여 새로운 고분자 전해질 막의 제조와 개질, 전극, 촉매, MEA에서의 많은 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 그 중에서도 전해질 막의 기술이 이러한 문제점을 풀 수 있는 가장 근접한 연구로 주목받고 있다. 새로운 고분자막의 개발, sputtering방법으로의 박막기술, sol-gel을 이용한 막의 개질 등의 많은 membrane 기술 중에 본 실험에서는 recast법을 이용하여 합성막을 제조하였다. 메탄올의 투과도를 낮추기 위해서 SiO2, TiO2, zeolite powder로 recasting하였다. zeolite는 높은 선택도를 가지고 투과계수가 우수하며 기계적, 열적, 화학적으로 매우 안정성이 있는 물질이다. 이러한 powder합성된 recast 막들은 높은 온도(110℃)에서 운전이 가능할 뿐만 아니라 water uptake 에서도 장점을 가지고 있어서 메탄올 cross-over 방지 효과를 얻을 수 있다. 고온의 운전에서 무기 충전물의 water uptake 성질과 막의 전도도의 향상, 메탄올의 투과도를 줄이는 것이 본 실험의 목표이다. |
