나노 크기에서의 연료 전지 효율 향상 방안

나노 크기에서의 연료 전지 효율 향상 방안

 

전세계 에너지 수요를 만족시킬 마법의 탄환은 존재하지 않는다. 하지만 자립성 화학 반응으로부터 직접적으로 활용 가능한 전기 에너지를 통한 연료 전지는 화석 연료보다 더 저렴한 대체 에너지원이 될 수 있다. 과학자들은 이러한 연료 전지 내에서 더 빠른 에너지 전환을 가능하게 하기 위해서, 귀금속이라 불리는 특별한 금속, 즉 금, 은, 백금 등을 이용해 만든 나노 입자를 전극 표면을 따라 분산시켰다. 이러한 금속은 매크로(Macro) 규모에서 다른 금속에 화학적으로 반응할 뿐만 아니라 나노(Nano) 규모에서는 더욱 반응성이 커지게 된다. 이러한 금속을 통해 만들어진 나노 입자는 촉매처럼 행동하며, 연료로부터 전자를 유리시키는 필수 화학 반응의 속도를 향상시키는데 일조한다. 나노 입자가 전극 상에서 불꽃이 튀거나 방전되는 동안 서로 간에 접합제처럼 으깨지면서 커다란 클러스터를 형성하게 된다. 이러한 압축 경향성은 소결(Sintering)이라 불리며, 촉매 특성의 나노 입자와 상호 작용하는 연료의 분자에 이용 가능한 전체 표면적은 감소하게 된다.
따라서 이러한 현상을 방지함으로써 연료 전지의 완전한 잠재적 성능까지 실현시킬 수 있게 된다. 일본 오키나와 과학기술연구소 설계팀은 미국 SLAC 국가연구실과 오스트리아 전자현미경및나노분석센터와의 협동 연구를 통해, 귀금속 나노 입자의 압축 현상을 방지하는 기술을 개발하는데 성공하였다. 연구팀은 귀금속 나노 입자를 금속산화물로 만들어진 다공성 껍질(Porous Shell) 내부에 개별적으로 캡슐화했다.

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 나노 크기에서의 연료 전지 효율 향상 방안