KIST, 열 경화 고성능 분리막으로 수소차 연료전지 성능 44%↑

[테크월드=선연수 기자] 한국과학기술연구원(KIST) 수소·연료전지연구단 헨켄스마이어 디억(Dirk Henkensmeier) 박사팀이 수소전기차용 ‘고온형 고분자 전해질 연료전지(HT-PEMFC)’의 핵심소재인 전해질막의 성능을 크게 높이는 개발에 성공했다.

고온형 고분자 전해질 연료전지란 연료전지 장치 중, 이온전도성 고분자막을 이온전달 전해질로 사용하는 연료전지를 말한다.

고온형 연료전지가 널리 상용화되기 위해서는 높은 전력밀도와 긴 내구성이 필요하다. 보통 고온형 연료전지에는 이온전도도를 높이기 위해 인산이 첨가된 폴리벤즈이미다졸(PBI, PolyBenzImidazole)계 전해질막이 사용되는데, 이 분리막은 연료전지가 작동되는 고온에서 인산에 용해되는 심각한 문제가 있었다.

KIST 연구진은 고분자막의 안정성과 전도성을 개선하기 위해, 설폰산기를 폴리벤즈이미다졸에 부착시킨 후 열을 가함으로써 고온에서 부서지지 않는 단단한 고분자막을 만들었다. 이는 160˚C의 인산에서도 용해되지 않았으며, 기존의 다른 분리막보다 44% 더 높은 전도성과 전력밀도를 보였다. 또한 시간에 따른 전압손실도 63% 더 낮아 우수한 내구성을 나타냈다.

KIST 헨켄스마이어 디억 박사는 “고온용 고분자 전해질막은 수소전기차용 연료전지의 핵심소재이나 높은 기술적 장벽으로 인해, 현재는 소수의 국가에서만 생산하고 있는 실정”이라며, “이번 연구 결과를 통해 전해질막의 한국 국산화에 크게 기여할 것”이라고 설명했다.