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[IT뉴스]'꿈의 온도' 250도서 작동하는 수소연료전지 기술

온카뱅크관리자

2024-10-30 12:00:19

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">KIST</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="FTXmeJWAYc">
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="3yZsdiYc1A" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="(왼쪽부터) 김형준 한국에너지공대 교수, 남석우 한국과학기술연구원(KIST) 청정수소융합연구소장, 이소영 수소‧연료전지연구단 책임연구원. KIST 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202410/30/dongascience/20241030120025432kwoi.png" data-org-width="680" dmcf-mid="1CXmeJWAtE" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202410/30/dongascience/20241030120025432kwoi.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            (왼쪽부터) 김형준 한국에너지공대 교수, 남석우 한국과학기술연구원(KIST) 청정수소융합연구소장, 이소영 수소‧연료전지연구단 책임연구원. KIST 제공.
           </figcaption>
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          <p dmcf-pid="0BfFOCKG1j" dmcf-ptype="general">수소연료전지가 작동할 수 있는 한계치인 250℃를 넘어선 온도에서도 수소연료전지가 가동되도록 만드는 핵심 소재가 개발됐다. 수소연료전지를 활용한 친환경 모빌리티 생태계를 구축하는 데 응용할 수 있다. 현재는 80℃에서 작동하는 자동차용 연료전지까지 상용화됐다. </p>
          <p dmcf-pid="pb43Ih9HZN" dmcf-ptype="general">한국과학기술연구원(KIST)은 이소영 수소‧연료전지연구단 책임연구원과 남석우 청정수소융합연구소장 연구팀이 김형준 한국에너지공대 교수 연구팀과 ‘꿈의 온도’로 불리는 고온인 250℃에서 구동할 수 있는 연료전지 전해질막과 막전극접합체(MEA)를 개발했다고 30일 밝혔다. 막전극접합체는 연료전지에서 전해질막과 전극이 결합한 구조다.</p>
          <p dmcf-pid="UUbXDr7vYa" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 자가조립형 세륨포스페이트 파라-폴리벤지이미다졸 고분자 전해질막을 설계해 막전극접합체를 구현했다. 그 다음 한 반응기 안에서 파라-폴리벤지이미다졸(p-PBI)과 세륨 수소 인산염(CeHP)을 결합해 온도 상승에 따른 자가조립이 가능한 새로운 고분자 전해질막을 설계했다. </p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="uuKZwmzTXg" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="SAN-CeHP-PBI 전해질막의 단일 반응기 제조 과정(위쪽)과 고분자 전해질막의 전자현미경 사진. KIST 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202410/30/dongascience/20241030120027226fhhf.png" data-org-width="680" dmcf-mid="tD5OJnGk1k" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202410/30/dongascience/20241030120027226fhhf.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            SAN-CeHP-PBI 전해질막의 단일 반응기 제조 과정(위쪽)과 고분자 전해질막의 전자현미경 사진. KIST 제공.
           </figcaption>
          </figure>
          <p dmcf-pid="7795rsqyYo" dmcf-ptype="general">연구팀이 개발한 전해질막인 ‘SAN-CeHP-PBI’과 막전극접합체 조건에서는 250°C에서도 수소 이온의 높은 이온전도성이 안정적으로 유지됐다. 또 200°C 이상에서 작동할 땐 고순도 수소가 아닌 메탄올과 수소저장유기물(LOHC)을 직접 연료전지에 공급할 수 있었다. </p>
          <p dmcf-pid="z6eBWGQ0tL" dmcf-ptype="general">SAN-CeHP-PBI 기반 연료전지는 250°C 조건에서 최대 출력 밀도가 단위면적(cm²)당 2.35W(와트)를 달성해 세계 최고 수준을 보였다. 80~160°C 열 사이클링 테스트에서는 기존 대비 10배 이상 긴 5000시간 이상의 장시간 운전이 가능했다. 160~240°C 중고온 열 사이클링 테스트에서도 500시간 이상 성능 저하 없이 작동했다. </p>
          <p dmcf-pid="qPdbYHxpYn" dmcf-ptype="general">남 소장은 ”이번 연구 결과는 해외 선진국들의 성과를 넘어섰다"며 "글로벌 TOP 전략연구단의 핵심기술로 미래 에너지의 핵심이 될 수소연료전지 기술의 글로벌 패권을 선도할 것“이라고 말했다. </p>
          <p dmcf-pid="BQJKGXMU5i" dmcf-ptype="general">연구팀은 이번에 개발한 전지가 중대형 운송수단에 탑재될 가능성이 있다고 평가했고 지속적인 연구개발을 통해 작동온도를 더 높일 계획임을 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 에너지’에 게재됐다. </p>
          <p dmcf-pid="baERuzj4GJ" dmcf-ptype="general">&lt;참고 자료&gt; <br> doi.org/10.1038/s41560-024-01536-4</p>
          <p dmcf-pid="KNDe7qA81d" dmcf-ptype="general">[문세영 기자 moon09@donga.com]</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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