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직접 개미산 연료전지의 연구동향
R & D Trends on Direct Formic Acid Fuel Cells 원문보기

공업화학 = Applied chemistry for engineering, v.19 no.6, 2008년, pp.583 - 591  

권용재 (인하공업전문대학교 화공환경과) ,  한종희 (한국과학기술연구원 연료전지센터) ,  김진수 (경희대학교 화학공학과, 그린에너지센터)

초록
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최근 휴대용 전자기기 수요의 급증에 따라 기존에 사용되던 2차 전지를 대체할 수 있는 친환경 고효율 연료전지 개발의 필요성이 증대되었다. 이러한 목적으로 개미산을 연료로 이용하는 직접 개미산 연료전지가 부각되고 있다. 식품첨가물로 사용될 정도의 안정성, 전해질을 통과하는 연료의 최소화된 crossover, 큰 기전력 발생에 의한 반응활성 최대화 등이 개미산이 가지고 있는 고유의 장점들이며, 이와 더불어 반응 촉매 및 전지 디자인을 최적화 하려는 노력에 의해 직접 개미산 연료전지의 성능 및 안정성이 향상되고 있다. 이러한 개발을 통해 현재까지 약 $300mW/cm^2$ 이상의 전력밀도를 나타내는 전지 개발이 이루어졌다. 본 총설에서는 개미산 연료전지의 기본 구동 원리와 전지 구조에 대한 소개 및 직접 개미산 연료전지 성능 향상에 영향을 미치는 인자들인 연료극 촉매 및 전해질 개발, 최적화된 전지 구조 디자인 등의 개발 현황 및 앞으로 나아갈 방향에 대해 논의하고자 한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, as a demand for the portable device is surged, there are needs to develop a new fuel cell system for replacing the conventionally used secondary battery. For this purpose, it becomes important to develop direct formic acid fuel cell (DFAFC) that uses formic acid as a fuel. The formic acid ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이러한 두드러진 장점들 때문에 직접 개미산 연료전지를 휴대용 전원용으로 개발하려는 노력이 시작되었으며 점차 많은 연구자들이 이에 관심을 나타내고 있다. 이에 따라 최근 연구 개발이 시작된 직접 개미산 연료전지의 연구 개발 현황들을 알아보는 것이 연료전지 개발에 있어 필요할 것으로 생각되며 여기서는 직접 개미산 연료전지의 기본 원리 및 구조 그리고 최근 연구 동향 등을 간략히 알아보고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
개미산자체가 전해질로 사용될 수 있는 이유는 무엇인가? 많은 연료 후보 물질 중 개미산은 메탄올에 비해 에너지 밀도가 낮지만 식용으로 사용될 수 있는 인체에 무해한 물질이다. 또한 개미산은 수용액 상태에서 수소 이온과 formate anion으로 해리되기 때문에 개미산 자체가 전해질로 사용될 수 있으며 formate anion과 전해질 막 표면에 존재하는 ion cluster 사이의 반발력 때문에 개미산의 crossover도 매우 적다는 장점을 가지고 있다. Table 2에는 직접 개미산 연료전지의 장단점을 나타내었다.
직접 메탄올 연료전지란 무엇인가? 최근 휴대용 전자기기의 발달로 고출력 휴대용 전원의 수요가 급증함에 따라 2차 전지를 대체할 수 있는 환경친화적 고효율 연료전지에 관한 연구가 폭발적으로 진행되고 있다. 여러 가지의 연료전지 중에서 2차 전지를 대체할 목적으로 개발되고 있는 연료전지는 직접 메탄올 연료전지(Direct methanol fuel cell; DMFC), 초소용 개질기가 부착된 고분자 전해질 연료전지(Polymer electrolyte membrane fuel cell; PEMFC) 등이 있는데 이중 직접 메탄올 연료전지는 에너지 밀도가 높은 액체 연료인 메탄올을 직접 연료전지에 주입하여 연료극에서 직접 산화 반응을 일으켜 구동되는 연료전지이다. 따라서 개질기가 필요 없고 시스템이 간단하여 소형화가 가능하다는 장점을 가지고 있기 때문에 휴대용 전원으로 가장 많은 주목을 받으며 연구 개발되어지고 있다.
직접 메탄올 연료전지가 휴대용 전원으로 가장 많은 주목을 받으며 연구 개발되어지고 있는 이유는 무엇인가? 여러 가지의 연료전지 중에서 2차 전지를 대체할 목적으로 개발되고 있는 연료전지는 직접 메탄올 연료전지(Direct methanol fuel cell; DMFC), 초소용 개질기가 부착된 고분자 전해질 연료전지(Polymer electrolyte membrane fuel cell; PEMFC) 등이 있는데 이중 직접 메탄올 연료전지는 에너지 밀도가 높은 액체 연료인 메탄올을 직접 연료전지에 주입하여 연료극에서 직접 산화 반응을 일으켜 구동되는 연료전지이다. 따라서 개질기가 필요 없고 시스템이 간단하여 소형화가 가능하다는 장점을 가지고 있기 때문에 휴대용 전원으로 가장 많은 주목을 받으며 연구 개발되어지고 있다. 하지만 직접 메탄올 연료전지는 연료인 메탄올이 전해질을 투과하여 공기극 측으로 이동하는 crossover 현상이 일어나 연료전지의 성능과 수명을 저하시키는 기술적 문제점을 가지고 있다.
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