액체이면서 동시에 기체 상태인 물질을 이용해 연료전지 수명을 높일 수 있는 기술이 개발됐다. 한국연구재단은 강원대 조용훈 교수·단국대 이창현 교수·서울대 성영은 교수 연구팀이 초임계유체 상태(액체와 기체의 성질을 동시에 갖는 상태)의 이온 고분자를 이용해 수소연료전지의 수명을 높일 수 있는 방법을 찾아냈다고 1일 밝혔다.
수소연료전지는 백금 촉매의 도움으로 수소와 산소의 전기화학 반응을 통해 전기를 만든다.
이 과정에서 이온 고분자는 수소 이온을 촉매층 내부로 전달해 반응을 활성화하는 역할을 한다. 그동안 연료전지의 성능을 높이기 위한 연구는 촉매를 개선하는 데만 집중돼 있었지만, 연구팀은 이온 고분자에 주목했다.
연구팀은 초임계유체 상태의 이온 고분자 소재를 개발, 촉매층에 도포했다.
점도는 기체에 가까워 확산이 빠르면서도 액체와 같은 수준의 밀도로 용해력이 높다. 이 이온 고분자는 수소 이온을 기존보다 1.83배 빠르게 촉매층 내부로 전달할 수 있으며, 연료전지 전극의 내구성 또한 기존 전극보다 6배 이상 높일 수 있다.
조용훈 교수는 "이 기술을 연료전지에 적용한다면 성능과 내구성을 높여 연료 시스템 교체 주기를 대폭 늘리는 데 기여할 것"이라고 기대했다.
이번 연구 성과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시즈'(Science Advances) 이날 자에 실렸다.