한국에너지공과대학교 및 전남대학교 심욱 교수 연구팀 (주저자; 조찬민, 임윤구 박사과정생, 문대준 박사)는 금속 소재와 탄소 소재가 혼합된 고효율/고내식성 연료전지용 납/탄소 바이폴라 플레이트에 대한 연구결과를 확보하였다.



연료전지의 일종인 일체형 재생 연료전지 (Unitized Regenerative Fuel cell, URFC)는 전기를 생산하는 연료전지 모드와 수소를 생산하는 수전해 모드가 통합되어 양방향 구동이 가능한 시스템으로 효율적이고, 친환경적인 에너지 저장장치이다. 고출력의 URFC 제작을 위해서는 필연적으로 전체 시스템의 무게가 증가하게 되는데 그 무게의 상당 부분은 바이폴라 플레이트가 차지한다. 따라서 전기전도성, 내부식성, 강도, 경량성 등의 특성이 개선된 바이폴라 플레이트 개발이 요구되어 금속과 탄소 단일 소재 바이폴라 플레이트 및 바이폴라 플레이트 표면 코팅에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

본 연구에서는 경량성과 전도성이 우수한 탄소재료와 강도와 내식성이 우수한 금속재료인 납을 이용한 납/탄소 복합재료로 내부식성, 전기 전도성 및 강도가 향상된 경량의 바이폴라 플레이트를 제작하여 연료전지로의 활용 가능성을 확인하였다. UFRC는 연료전지 모드에 비해 수전해 모드에서 재료이 부식과 열화가 크게 발생한다. 이에 본 연구에서는 수전해 모드에서의 물 접촉저항과 전기화학 특성 및 내부식성 향상을 목표로 하였다. 다양한 비율의 납/탄소 복합재료를 활용해 분말 재료의 특성과 해당 재료로 제작된 바이폴라 플레이트의 전기화학 특성 및 표면 물 접촉각 등을 비교 분석하였으며, 그 결과 URFC용 바이폴라 플레이트으로의 적용 가능성을 확인하였다.

본 연구 결과는 2023년 5월 국제 학술지인 ‘Frontiers in Chemistry’ (피인용지수 5.545)에 게재되었다.

(참고)

□ "Characterization of bipolar plates manufactured with various Pb/C ratios for unitized regenerative fuel cell system" (Frontiers in Chemistry 2023, 11, 1178787) (https://doi.org/10.3389/fchem.2023.1178787)