#14 과거의 연료전지 실용화 기술
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2020.07.24 / 896관련링크
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안녕하세요. 수전해/수소연료전지 기반 발전 시스템을 개발하는
(주)케이워터크레프트입니다.
지난 시간에는 연료전지의 특성과 종류에 관하여 알아보았는데요.
오늘은 과거의 연료전지 실용화 기술에 대해 알아보겠습니다.
1. 과거의 연료전지 실용화
PEM 연료전지가 발명되기 전에는
고체산화 연료전지(SOFC)와 같은 기존 연료전지 유형이 극한 조건에서만 적용되었습니다.
그러한 연료전지는 매우 비싼 재료가 필요했고,
차지하는 크기 때문에 사용에 제한이 있었습니다.
PEM 연료전지는 1960년대 초 General Electric사(社)의
Willard Thomas Grubb와 Leonard Niedrach에 의해 발명되었습니다.
Leonard Niedrach(좌)와 Willard Thomas Grubb(우)
출처. https://americanhistory.si.edu
초기에는 전해액으로 황화 폴리스티렌 막을 사용하였으나,
1966년에 황화 폴리스티렌보다 성능과 내구성이 우수하다는 것이 입증된
Nafion ionomer로 대체되었습니다.
PEM 연료 전지는 NASA Gemini 우주선들에서 사용되었지만,
아폴로 계획과 우주 왕복선에서는 알칼리성 연료 전지(Alkaline fuel cells)로 대체되었습니다.
GE사는 1960년대 초 제미니 우주 임무를 위한
최초의 양성자 교환막 연료전지(PEMFCs)를 개발하였습니다.
PEMFC를 사용하는 첫 번째 임무는 Gemini V였습니다.
그러나 아폴로 우주 임무와 그에 따른 Apollo-Soyuz, Skylab,
우주왕복선 임무는 Pratt&Whitney사(社)의 Bacon의 설계에 기반한 연료전지를 사용했습니다.
Gemini V
출처. https://www.honeysucklecreek.net
하지만 극도로 비싼 재료가 사용되었고
연료전지는 매우 고순도의 수소와 산소를 필요로 했습니다.
또한 초기 연료전지는 높은 작동온도가 요구되어 많은 용도에서 문제가 되는 불편함이 있었습니다.
그러나 연료전지는 이용 가능한 연료(수소 및 산소)를 사용하는 점에서 바람직한 것으로 간주되었습니다.
우주 프로그램에서의 성공에도 불구하고,
연료 전지 시스템은 높은 비용을 충당할 수 있는 우주 비행 사업에 제한되었습니다.
이후 1980년대 후반과 1990년대 초반에 이르러서야
연료전지는 보다 넓은 적용기반을 위한 실용성을 갖추게 되었습니다.
낮은 백금 촉매량과 필름 전극 등의 혁신을 통해 연료 전지 비용을 낮추어,
PEMFC 시스템의 개발을 더욱 실용적으로 만들었습니다.
그러나 수소연료전지가 자동차나 다른 운송수단에서 사용할 수 있는
현실적인 기술이 될 것인지에 대해서는 아직 상당한 논쟁에 있습니다.
PEMFC 생산의 상당 부분은 도요타의 수소연료 전기차인 도요타 미라이(Toyota Mirai)가 차지합니다.
도요타 사의 도요타 미라이
출처. https://www.caranddriver.com
참고문헌.
고체산화물 연료전지(SOFC)의 국내외 동향(송근수)
미래 항공용 고체산화물 연료전지(SOFC) 성능향상 연구동향(한창환, 김근배)
http://www.horizonfuelcell.co.kr
오늘은 과거에 실용화했던 연료전지의 사례에 대해 알아보았습니다.
다음 시간에는 연료전지 실용화의 현재에 대해 소개해드리겠습니다.
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