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연료전지 실용화 최대 걸림돌 ‘스트론튬 석출’ 막았다

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2018년 08월 20일 18:33 프린트하기

국내 연구진이 다양한 연료에 사용되는 수소나 천연가스, 알코올을 고체형태로 굳힌 다음 이를 즉시 전기로 바꿔 사용하는 ‘고체산화물 연료전지’를 실용화할 방법을 알아냈다.  폭발위험이 낮고 에너지 효율도 높아 미래형 친환경 에너지 기술로 주목된다.

 

GIB 제공
GIB 제공

한정우 포스텍 화학공학과 교수와 정우철 KAIST 신소재공학과 교수 연구진은 공동으로 고체산화물 연료전지의 효율 저하를 막을 수 있는 새로운 방법을 개발했다고 20일 밝혔다.

 

고체산화물 연료전지는 전기를 생성하기 위해 높은 온도를 가해야 한다. 이 과정에서 전지 표면에서 ‘스트론튬’ 이란 원소가 새어 나오는 ‘석출현상’이 일어난다. 하지만 정작 스트론튬이 어떤 이유로 석출되는지는 규명되지 않았다. 시간이 지날수록 성능이 큰 폭으로 낮아지는 문제점 때문에 실용화에 어려움을 겪어 왔다.

 

정 교수팀은 100여 편의 관련 논문을 분석하고, 시뮬레이션을 통한 자체 연구 결과를 바탕으로 스트론튬 석출 현상의 근본적인 원인을 규명했다. 그 결과 스트론튬 원소가 다른 원소보다 상대적으로 크기가 커 연료전지를 만드는 합금 내부에서 자리를 잡지 못하고 밀려나는 현상을 발견했다. 정전기 현상 역시 원인으로 지목됐다.

 

정 교수는 “스트론튬이 합금 내에서 자리를 잡을 수 있도록 하프늄 등 다른 물질을 섞어 주는 방법, 정전기 현상을 막기 위해 표면을 코팅하는 방법이 도움이 될 것”이라며 “이번 연구성과가 분야 연구자들에게 방향성을 제시할 수 있는 것은 물론 연료전지의 장기 안정성을 높일 수 있을 것”이라고 밝혔다.


이 연구성과는 국제학술지 셀의 자매지인 ‘줄’ 최신호에 게재됐다.

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