| 초록 |
수소를 연료로 사용하는 기체형 연료전지는 에너지 밀도가 큰 특성이 있으나 수소가스의 취급에 주의를 요하는 문제점이 있고, 연료인 수소가스를 생산하기 위하여 메탄, 메탄올 등을 이용한 연료개질 장치 등의 부대 설비가 필요하다. 이에 반해 액체를 연료로 사용하는 직접메탄올 연료전지는 에너지 밀도가 기체형에 비하여 낮으나 연료의 취급이 용이하고 운전 온도가 낮으며 특히연료 개질 장치가 필요하지 않기 때문에 소형, 범용 이동용 전원으로서 적합한시스템으로 판단되고 있다.액상 연료인 메탄올을 사용하는 직접메탄올 연료전지의 연료극 반응은 2상 반응이다. 그러므로, 메탄올은 촉매가 도포된 전극표면까지 도달되어야 한다. 메탄올이 전극표면까지 쉽게 확산이 되기 위해서는 친수성 물질이 확산층에 있어야만 한다. 친수성 물질로서 적합하게 생각되는 물질은 활성탄소분말이나 활성탄소섬유 등을 고려할 수 있다. 본 연구에서는 활성탄소분말을 탄소천 위에 도포하고그 위에 촉매층을 입힌 전극을 복합전극으로 명명하였다.20셀 직접메탄올 연료전지 스택의 성능을 평가하기 위해 복합전극을 사용하여메탄올 농도변화 실험, 온도변화에 따른 단위전지의 성능 및 장기운전 시험 등을하였다. 기존의 방법으로 제조한 전극과 복합전극을 사용하여 제조한 전극을 이용한 직접메탄올 연료전지의 단위전지 성능 측정결과 운전온도 100℃, 전지전압0.4V에서 복합전극을 이용한 경우에 약 90mA/cm2로 성능이 증진된 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 운전온도 120℃, 전지전압 0.4V에서 약 500mA/cm2의전류밀도를 얻을 수 있었다. 약 20일간의 장기운전 시험을 통하여 일정 전류밀도에서 복합전극의 전지전압을 관찰하여 성능변화를 관찰하였다. 이러한 성능시험 결과를 이용하여 직접 메탄올 연료전지 스택을 제작하여 운전한 결과 운전온도 100℃에서 전지 총 전압 5.3V에서 약 180W의 성능을 얻을 수 있었다.
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