연구자료7 (직접메탄올 연료전지)

목차

1. 서론
2. DMFC 단일셀의 장치연구
3. DMFC 설계방향과 개발
4. DMFC 개발과제
5. 결론
6. 출처

본문내용

최근에는 바람직한 DMFC 개발방향이 나타나고 있다. 이는 DMFC-리튬 배터리의 하이브리드 시스템(hybrid system)으로서 DMFC의 고-에너지 밀도와 신속한 연료 재공급 등의 장점을 이용하고, 재빠르게 기동하는 리튬 배터리의 외부 장착식의 장점을 동시에 이용하는 혼성형이다. 현재의 DMFC의 시제품과 시판품은 충전식 배터리보다도 극한적인 환경조건의 군사용 등에서 경쟁력이 훨씬 높다. 그러므로 DMFC에 대한 기초기술 및 기반기술의 연구와 개발이 강화되어야 하고, 내구성의 향상과 코스트의 저감에 대한 연구도 촉진되어야 한다.

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3.1 활성 DMFC 스택

DMFC의 본질적인 메탄올 크로스오버로 인해 대부분의 DMFC 스택은 메탄올 희박 용액을 연료로 사용한다. 활성 스택은 팬, 펌프, 센서 및 튜브 등의 보조기기를 적용하여 연료와 산화체의 유량과 농도를 정확하게 제어하고 있으므로, 통상적으로 활성 스택은 비교적 높은 10 W의 전력을 요구하는 장치에 이용되고 있다.
Ren 등(2000)은 1 Mol의 메탄올과 30 psi의 공기를 활성적으로 공급하는 5개 셀로 이루어지는 스택을 개발했다. 각 셀의 활성 면적은 45㎠이고 스택의 전체 체적은 45㎤이었다. 스택의 출력은 휴대용으로서는 17 W이었고 60 ℃에서 메탄올의 1리터당 300 W/L이었고, 이동용으로는 출력이 50 W이었고, 100 ℃에서 1 kW/L이었다. 스택의 연료효율은 0.5 Mol 메탄올로서 0.45V에서 90% 이상이었고, I Mol 메탄올로서는 82% 정도이었다.

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휴대용 전자기기에 대한 시장 확대는 전력밀도가 높은 휴대용 전력 시스템에 대한 요구치도 폭증한다는 것을 의미한다. 차후 몇 년 안에 DMFC 기술은 휴대용 전력 시스템의 특성인 높은 에너지 밀도 및 신속한 연료 재공급의 이점으로 인해 휴대용 전력 시스템의 선두주자로 부상할 것으로 예상된다.
현재의 휴대용 전력 시장을 지배하고 있는 충전식 리튬 전지와 경쟁하기 위해서는, 고농도 메탄올 용액을 연료 저장고에 저장하여 이의 높은 에너지 밀도를 이용할 수 있는 것이어야 한다. 그러나 고농도 메탄올 용액을 연료로 하는 DMFC의 기술적 장벽을 극복하기 위해서는 많은 연구와 개발이 뒤따라야 한다.

참고자료

· Xianglin Li, Amir Faghri, “Review and advances of direct methanol fuel cells(DMFCs) part I: Design, fabrication, and testing with high concentration methanol solutions”, Journal of Power Sources, Vol. 226, 2013, pp.223~240
· Jatindranath Maiti, Nitul Kakati, Seok Hee Lee, Seung Hyun Jee, Balasubra-manian Viswanathan, Young Soo Yoon, “Where do poly(vinyl alcohol) based membranes stand in relation to Nafion for direct methanol fuel cell applications?”, Journal of Power Sources, Vol. 216, 2012, pp.48~66
· http://www.upaper.net/efictions
· http://www.kosen21.org
· http://www.reseat.re.kr
· http://www.daum.net/enviromath