2008-05-08
org.kosen.entty.User@58626830
송근수(kssong1224)
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전해질막을 통한 crossover 현상으로
연료전지 성능이 급격히 저하되는 단점을
가지고 있다고 합니다.
자세하게 crossover 현상에 대해서 알고싶고
연료전지 성능이 급격히 저하되는 원인? 원리
또한 알고 싶습니다.
- PEMFC
- crossover
- 연료전지 전해질
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각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변 5
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답변
기웅님의 답변
2008-05-08- 0
>전해질막을 통한 crossover 현상으로 >연료전지 성능이 급격히 저하되는 단점을 >가지고 있다고 합니다. > >자세하게 crossover 현상에 대해서 알고싶고 >연료전지 성능이 급격히 저하되는 원인? 원리 >또한 알고 싶습니다. >안녕하세요 연료전지를 공부하는 학생입니다 짧지만 제가 알고 있는 정보입니다. 많은 도움 되시길 바랍니다. > DMFC의 경우 연료극(Anode)에 메탄올을 투입하고, 공기극(Cathode)에는 공기를 투입하여 발전하는 구조를 가지고 있습니다. 여기서 연료인 메탄올이 연료극에서 반응하지 않고 멤브레인을 통해 공기극으로 바로 넘어가는 현상을 메탄올 크로스오버(MCO)라고 부르고 있습니다. 1.원인 DMFC에 현재 일반적으로 사용하고 있는 불소계 막(예, Dupont사의 Nafion) 중에 물분자 Cluster가 그물상으로 퍼져있는 계에서는 메탄올을 쉽게 투과할 수 있게 됩니다. 이를 막기 위해서는 전해질 막을 개선해야하는데, 격막을 도입한다든가 막이 메탄올에 팽윤하지 않는 구조 등을 만들어야 투과를 현저히 줄일 수가 있습니다. 이러한 문제점은 Trade-Off 현상(즉, 메탄올 투과성이 개선되면 수소이온 전도성이 낮아지고, 수소이온 전도성을 높이면 메탄올 투과성이 높아지는 현상으로 설명될 수 있음.)으로 인해 개선되기가 쉽지 않지만 최근 일본 업체를 중심으로 Swelling(팽윤)을 막는 구조의 불소계 전해질 막 및 비불소계 전해질 막을 잇따라 출시하면서 급진전되고 있습니다. 2.발생되는 현상 이러한 메탄올 크로스오버는 연료이용율을 떨어뜨려 연료 손실을 가져오고, 공기극으로 넘어간 미반응의 메탄올은 전위를 저감시켜 결국 출력저하로 나타나게 됩니다. 전해질막의 개선은 물론, 메탄올에 물 희석, 시스템 개선 등을 통해 손실을 최소화하려는 노력이 계속되고 있습니다. -
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구일교님의 답변
2008-05-09- 0
>전해질막을 통한 crossover 현상으로 >연료전지 성능이 급격히 저하되는 단점을 >가지고 있다고 합니다. > >자세하게 crossover 현상에 대해서 알고싶고 >연료전지 성능이 급격히 저하되는 원인? 원리 >또한 알고 싶습니다. 위의 두분의 말씀대로 크로스 오버는 연료의 유실입니다. 가장 큰문제는 연료의 유실보다 유실된 연료가 환원전극에서 환원이 되어야할 산소와 혼합이되어 원래예상된 전압이 발생하지 않는다는 것입니다. 그리고 크로스오버 현산은 비단 메탄올 연료전지에 국한되어 있지 않습니다 수소를 사용한 연료전지의 경우에서도 이러한 현상이 발생하여 전압이 믹스업되는 경우가 허다합니다. 더 자세한 답변을 원하시면 연락주세요. ilgyokoo@colosatate.edu -
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박진남님의 답변
2008-05-09- 0
메탄올 크로스 오버는 직접메탄올 연료전지에서 발생하는 현상입니다. 현상: 위 분의 설명대로 연료극에서만 반응에 참여해야 할 메탄올이 전해질막을 투과하여 공기극으로 이동하는 것입니다. 성능 저하 원인: 1. 메탄올이 공기극에 존재하게 되면, 공기극에서도 백금촉매 상에서 메탄올의 산화반응이 일어나게 되고, 이러한 반응에 공기극의 백금촉매의 일부가 사용됩니다. 즉, 공기의 환원만을 위해 사용되어야 할 백금촉매가 다른 곳에 쓰이니, 결국은 촉매의 사용량이 저하되는 결과를 가져 옵니다. 2. 메탄올의 산화에 의해 발생한 전자는 연료전지 외부의 부하를 거쳐서 공기극으로 온 후에, 공기극에서 산소와 반응하여 물로 환원되어야 합니다. 그래야만이 연료전지로서 전기를 생산한 것이 됩니다. 공기극에서 메탄올이 바로 산화되면, 거기서 발생한 전자는 바로 산소와 반응하며 물로 환원됩니다. 이 과정은 전기를 생산하지 않는 무의미한 과정이 됩니다. 따라서 메탄올을 발전에 쓰지 않고, 헛되이 소모하는 결과가 되며, 환원된 산소를 일부분 소모시키게 되므로 출력도 감소됩니다. 또한 이 때 발생한 전자와 산소를 반응시키는 데 사용되는 촉매 또한 쓸모없는 반응을 촉진한 것이 되므로, 이 역시 촉매의 사용량이 저하되는 결과를 가져옵니다. 3. 그 외의 문제로, 만약에 공기극으로 넘어간 메탄올이 산화되지 않고, 공기극의 배출구로 유출된다면 심각한 환경문제를 야기하게 됩니다. 따라서 공기 배출구에 별도의 메탄올 제거 장치가 필요할 수도 있습니다. * 위와 같은 이유로 인해 메탄올 크로스 오버는 최대한 방지되어야만 합니다. ** 그 외에 경우에 따라서는 의도적으로 메탄올 크로스오버를 필요로 하는 때도 있습니다. ================================================ >전해질막을 통한 crossover 현상으로 >연료전지 성능이 급격히 저하되는 단점을 >가지고 있다고 합니다. > >자세하게 crossover 현상에 대해서 알고싶고 >연료전지 성능이 급격히 저하되는 원인? 원리 >또한 알고 싶습니다. -
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김정렬님의 답변
2008-09-29- 0
DMFC 의 연료가 메탄올과 순수 물의 혼합입니다. 즉, 메탄올과 순수 물이 섞인 형태입니다. 솔찍히 이 혼합물에서 계측기는 구분하겠지만, 거시적으로 구분할 수 없습니다. 그래서, 나피온이란 전해질이 합습을 해야하는 관계로 연료인 메탄올과 순수 물의 혼합물에서 물을 가져가야 합니다. 하지만, 나피온은 물과 메탄올의 구분할 수 없습니다. 같은 하이드록시기가 있기 때문입니다. 시간이 지나면 당연히 메탄올이 공기극으로 갈 수 밖에 없습니다. 이것을 줄이는 방법이 DMFC 의 도전입니다. 연료극에서 백금양과 메탄올의 농도와 출력의 상관관계에서 해답을 찾아야 하지 않을까 생각합니다. 연구원님은 어떻게 생각하시는지요.. >전해질막을 통한 crossover 현상으로 >연료전지 성능이 급격히 저하되는 단점을 >가지고 있다고 합니다. > >자세하게 crossover 현상에 대해서 알고싶고 >연료전지 성능이 급격히 저하되는 원인? 원리 >또한 알고 싶습니다. -
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이익환님의 답변
2010-01-11- 0
>전해질막을 통한 crossover 현상으로 >연료전지 성능이 급격히 저하되는 단점을>가지고 있다고 합니다.>>자세하게 crossover 현상에 대해서 알고싶고>연료전지 성능이 급격히 저하되는 원인? 원리>또한 알고 싶습니다. 답변: 메탄올 Crossover 현상이 직접 메탄올 연료전지 ( DMFC ) 의 성능에 미치는 영향을 담은 보고서 임. 사이트 참고가 되었으면 합니다.