한국생산기술연구원, 격자 구조 PTFE 나노섬유 개발 :: 산업뉴스

고분자전해질 연료전지 모식도 (PEMFC) 및 고분자 전해질막의 역할(사진. 한국생산기술연구원)

한국생산기술연구원이 KAIST, 서울대학교와 공동으로 격자 구조의 나노섬유를 활용해 내구성이 뛰어난 수소연료전지용 전해질막(Membrane)을 개발했다.

수소연료전지차(FCEV, 이하 수소차)는 빠른 충전으로 긴 거리를 주행할 수 있는 장점이 있는 반면 수소 충전소 부족 등 인프라 미비, 핵심부품의 높은 단가 및 낮은 내구성이 시장 확대의 걸림돌이 되고 있다.

특히 연료전지 구동 중 발생하는 전해질막의 부피 팽창과 이로 인한 수소연료 기체의 크로스오버(Crossover)가 성능과 내구성을 떨어뜨리는 주요인으로 꼽힌다.

생기원 섬유연구부문 윤기로 박사 연구팀과 KAIST 신소재공학과 김일두 교수, 서울대 화학생물공학과 성영은 교수 연구팀은 전해질막의 부피 팽창을 해결할 수 있는 방안으로 나노섬유에 주목했다.

동연구팀은 이어 격자 구조의 PTFE를 전해질막 보강용 지지체로 사용해 수소이온 전도도와 내구성을 높인 강화 복합 전해질막을 개발했다.

개발된 강화 복합 전해질막은 수소연료전지 적용 시 기존 전해질막(0.6 W/㎠)보다 우수한 출력 특성(0.85 W/㎠)과 내구성을 보였다.

윤기로 박사는 “KAIST 연구팀이 개발한 정렬 전기방사 장비를 사용해 격자 구조의 PTFE 나노섬유를 제조하고, 서울대 연구팀에서 이를 적용한 수소연료전지의 성능평가를 진행했다”라며 “공동 연구팀이 이룬 성과를 기반으로 향후 관련 기업들에 대한 기술 지원, 나아가 수소차 활성화에 기여할 수 있는 연구를 지속하겠다”라고 밝혔다.