나노기술 및 정책 정보

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● 설용건 명예교수 연구팀은 고온 처리된 탄소 나노 섬유 구조체를 통해 고분자 전해질막 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC)에서 저백금 전극의 성능 및 내구성을 크게 증진하고 높은 공정 효율을 가진 전극 제조 기술을 구현

● 연구팀은 전기방사 방식으로 2,500℃의 고온에서 흑연화 과정을 거쳐 고온 처리된 탄소 나노 섬유 전극을 제조

● 해당 전극은 단일 백금과 탄소로만 구성됨에도 필요한 출력을 얻기 위해 사용되는 백금의 양을 기존 대비 획기적으로 줄이고, 전극층 탄소 부식에 대한 저항성을 미국 에너지부(Department of Energy, DOE) 프로토콜로 검증해 2025년 DOE 목표 기준의 막-전극접합체(Membrane Electrode Assembly, MEA) 성능 및 내구성을 달성

● 본 연구는 수소 자동차 원가에서 MEA 스택이 차지하는 비율을 기존 대비 1/6 이하로 줄일 수 있어 연료전지 가격 경쟁력을 높이고 수소 경제 기반 에너지 사회 구축을 앞당길 수 있는 가능성을 제시

● 또한, 연구팀이 개발한 탄소 나노 섬유 전극을 활용하면 촉매와 이오노머(ionomer)의 조합을 변경하더라도 구조적 특징이 크게 변하지 않아 촉매와 이오노머 각각의 제어 및 제어 결과를 분석할 수 있는 플랫폼 기술로도 사용 가능할 전망

Science advances (2023.04.28.), Effective single web–structured electrode for high membrane electrode assembly performance in polymer electrolyte membrane fuel cell