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상용화를 앞둔 수소 연료 전지를 ....

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글쓴이 김대웅 등록일 12-09-27 11:51
조회 2,223
    일본을 기반으로 하는 Rohm사, Aquafairy사 및 교토 대학(Kyoto University) 사이에 이루어진 협력은 스마트폰을 충전할 수 있는 연료 전지(smartphone-charging fuel cell)의 개발이라는 성과를 달성했다.

    연구팀은 스마트폰과 다른 휴대용 기기에 동력을 공급하기 위하여 고안된 콤팩트하고 가벼운 고동력 수소 연료 전지(hydrogen fuel cell)를 공동 개발했다. 이러한 연료 전지는 건전지, 리튬 이온 전지(lithium-ion cell) 및 직접 메탄올 연료 전지(direct methanol fuel cell) 등이 지닌 단점을 극복하여, 교류 전류를 구할 수 없거나 이용할 수 없는 장소에 동력을 공급하는 것을 가능하게 하고, 보다 더 높은 안전성 수준을 제공하는 한편, 동력 출력을 증가시키고 무게를 상당히 줄일 수 있다.

    새로운 연료 전지는 상용 저장 및 재충전 전지보다 훨씬 더 작고, 가벼우며 효율적일 수 있다. 따라서 신규 시장과 응용의 확대가 촉진될 것으로 기대된다. 사실, 메탄올과 수소를 이용하는 고비용의 연료 전지 이용은 이미 이루어지고 있다. 그러나 메탄올 연료 전지는 상용화에 걸림돌이 되는 몇 가지 단점을 안고 있다. 수소 연료 전지와는 달리, 메탄올 연료 전지는 동력 출력을 증가시키기 어렵다. 그리고 수소 연료 전지는 소형화를 목표로 하는데 방해로 작용하는 실린더의 사용을 필요로 한다.

    수소 연료 전지는 콤팩트한 형태로 높은 수행력과 휴대가 가능한 수소를 생성함으로써 전기를 생성시킬 수 있는 수소를 동력으로 하는 연료 전지이다. 이것은 물과 수소화칼슘 시트(calcium hydride sheet) 사이의 화학 반응을 통하여 달성된다. 연료 전지는 2시간 이내에 평균적인 스마트폰을 충전하는 약 5와트시(Watt-hour)의 전기를 생성할 수 있다. 연료 전지는 스마트폰 충전에서부터 백업 동력을 공급하는 200 와트 상당의 휴대용 발전기로 작용하는 것에 이르는 다양한 용도를 촉진시킬 것이다.

    Rohm사는 새로운 수소 연료 전지가 전기-합성(hydro-synthesis)을 통하여 동력을 생성시키는 물을 첨가함으로써 수소를 생성시키는 고체를 사용한다고 밝혔다. 이 과정에는 이산화탄소 또는 휘발성 유기 화합물 등과 같은 유해한 부산물이 관여하지 않는다. 따라서 연료 전지는 일반적인 폐기물처럼 폐기될 수 있다. 만약 수소화칼슘 시트가 적층 및 밀폐된다면, 20년 동안 수명이 지속될 것이라고 연구팀 대변인은 밝혔다. 리튬 이온 배터리는 4~5년 내 충전 능력을 소실한다. Aquafairy사는 수년 전 작은 연료 전지를 개발했으며, 이후 Rohm사와 정보 교환을 시작했다. 또 Rohm사와 Aquafairy사는 Kinkei System사와 콤팩트하고 경량인 400와트 연료 전지 시스템을 위한 조인트 프로젝트에 착수했다.
    Hydrogen fuel cell for phone charging set for 2013

    2012년 9월에 발표된 연료 전지는 수소화마그네슘(magnesium hydride) 대신 수소화칼슘을 사용함으로써 개선됐다. 수소화칼슘은 다양한 온도 범위에서 물과 높은 반응성을 지닌다. 안정적인 반응이 반응을 억제하기 위한 조치를 수행함으로써 이루어질 수 있다. 합성수지(resin)가 수소화칼슘에 추가된다. Rohm사와 Aquafairy사는 부피 3cc(38 × 38 × 2mm로 측정되는)보다 더 적은 시트로부터 약 4.5리터를 생성시키는 시트 특성을 지니며, 5와트시의 동력 출력을 제공한다.
    Rohm사, Aquafairy사 및 교토 대학 등의 협력 노력을 모두 통합하여 다음과 같은 결과를 얻었다. (1) 스마트폰을 위한 5와트의 생산 용량을 지닌 연료 전지의 커버 유형과 카드 케이스 유형, (2) 200와트의 동력 출력을 지닌 휴대용 동력 발전기, (3) 전통적인 동력 공급의 사용을 방해하는 멀리 떨어진 지역에서 지진계에 동력을 공급하기 위한 400와트 상당의 연료 전지 등이다. 상용 납 배터리와 비교했을 때, 지진계에 동력을 공급하는 전지는 동일한 용량에서 1/4까지 중량을 줄일 수 있으며, 단 3킬로그램의 무게가 나가는 장치로 400와트의 동력 공급이 가능하다.

    연료 전지의 특별한 특성을 기술하는데 있어서 Aquafairy사는 연료 전지가 전기를 저장할 수 없지만, 동력 생산 발전소처럼 전기를 생산할 수 있다고 밝혔다. 새로운 시스템은 수소와 산소 연료가 공급되기 때문에, 전기 동력 공급을 지속할 수 있다. 연료 전지는 상용 저장 및 충전이 가능한 전지보다 더 작고 가벼우며 효율적으로 제작될 수 있다. 따라서 새로운 시장과 응용 분야로 확대될 것으로 기대된다. Rohm사, Aquafairy사 및 교토 대학 등은 개발과 관련된 연구를 지속할 것이다. 연구진은 2013년 상용화되고 개선될 연료 전지의 신뢰성을 평가할 계획이다. 연료 전지는 2012년 10월 초 일본 동경 전자 통신 컴퓨터 네트워크 박람회(CEATEC)에서 선보일 예정이며, 2012년 11월에는 독일 뮌헨에서 개최되는 Electronica에 발표될 것이다.
     
    [이 게시물은 최고관리자님에 의해 2013-04-04 22:11:44 Free Board에서 이동 됨]

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