[테크월드=선연수 기자] 한국과학기술연구원(KIST) 수소·연료전지연구단 김형준 박사팀이 가습장치 없이도 작동하는 연료전지 ‘이중교환막연료전지(Dual exchange membrane fuel cells)’ 개발에 성공했다. 장치를 덜게 되면, 수소차에 들어가는 연료전지의 크기와 무게를 줄일 수 있게 된다.
기존의 고분자전해질연료전지(PEMFC)와 고체알칼리막연료전지(AEMFC)는 80℃ 이하에서는 가습된 수소와 산소를 공급하기 위해 별도의 가습기를 장착해야 한다. 본 연구진은 고체알칼리막연료전지의 수소 공급 전극(애노드), 고분자전해질연료전지의 산소 공급 전극(캐소드)에서 물이 생성되는 원리를 응용해 두 연료전지를 결합한 형태의 이중교환막연료전지를 고안해냈다. 이는 수소이온(H+) 전달막과 수산화이온(OH-) 전달막을 순차적으로 나란히 배열하는 형태로, 연구진이 투명 셀로 실험한 결과 애노드와 캐소드 모두에서 물이 생성되는 것이 확인됐다. 즉, 전극에서 발생하는 수분이 외부로 빠져나가지 않고 다시 흡수되는 자가 가습 특성을 가지는 연료전지인 셈이다.
연구진이 개발한 이중교환막연료전지는 수소나 산소가 가습 없이 공급돼도 최고 850mW/㎠의 출력, 700시간이 넘는 지속적인 안정성을 보여준다. 또한, 연구진이 제조한 이중교환막 연료전지 스택은 약 50회 이상의 On/Off 반복 운전 실험에도 성능 저하를 보이지 않았다.
KIST 김형준 박사는 “현재 수소전기차에 주로 사용되는 연료전지 시스템을 더욱 가볍고 단순하게 만들면, 장기체공이 필요한 드론과 무인 항공기 등의 주전원으로도 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다.
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