2008-09-02
org.kosen.entty.User@1ca8c468
이정환(li1225)
- 4
연료전지에 사용되는 Electrode가 갖춰야 할 특성으로
hydrophobic이 되어야 한다는 자료를 보았는데
어떠한 이유로 소수성이여야 하는지 궁금합니다.
고수님들의 많은 답변 부탁드립니다.
- hydrophobic
지식의 출발은 질문, 모든 지식의 완성은 답변!
각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
답변 4
-
답변
안길홍님의 답변
2008-09-02- 0
수소와 산소가 결합하여 물로써 배출되는데, 친수성으로 물이 표면에 장시간 있게되면 물이 촉매면 전극으로 침투(penetration)하여 들어가게 됩니다. 그결과 전극에 swelling 현상이 발생하여 성능의 저하가 초래됩니다. -
답변
박진남님의 답변
2008-09-04- 0
먼저, 질문이 폭넓은 것이어서 좀 더 구체화하겠습니다. 아마도, 질문은 수소를 이용하는 고분자 전해질 연료전지의 전극에 관한 것인 것 같습니다. 수소 고분자 전해질 연료전지의 전극은 수소극과 공기극 양쪽이 있습니다. - 어느 자료인지는 모르겠으나, 전극이 소수성이 되어야 한다는 내용은 일부는 맞지만, 정확하지는 않습니다. 실제로는 적당한 소수성 또는 친수성을 가져야 합니다. - 수소극을 예로 들자면, 가습을 안 하는 경우가 많으므로 실제로는 약간 친수성을 가지는 것이 더 나을 수 있습니다. 적어도 공기극보다는 상대적으로 친수성인 것이 낫습니다. - 공기극의 경우에는 전극의 삼상계면 형성때문에 적당한 소수성 (또는 친수성)의 유지가 매우 중요합니다. 삼상계면이란 백금촉매(고체), 공기 중의 산소(기체), 전해질막을 통해 넘어온 물속에 포함된 수소 양이온(액체)의 세 물질이 만나는 계면을 뜻하는데, 이 계면이 서로 만나야만, 촉매표면에서 산소와 수소이온의 반응이 일어나게 됩니다. 만약 너무 소수성이면 수소양이온의 공급이 원활하지 않고, 너무 친수성이면 산소의 공급이 부족하게 됩니다. 이러한 이유로 삼상계면이 최대화 될 수 있는 적절한 소수성 또는 친수성이 요구되어집니다. >연료전지에 사용되는 Electrode가 갖춰야 할 특성으로 >hydrophobic이 되어야 한다는 자료를 보았는데 >어떠한 이유로 소수성이여야 하는지 궁금합니다. > >고수님들의 많은 답변 부탁드립니다. -
답변
김정렬님의 답변
2008-09-29- 0
>연료전지에 사용되는 Electrode가 갖춰야 할 특성으로 >hydrophobic이 되어야 한다는 자료를 보았는데 >어떠한 이유로 소수성이여야 하는지 궁금합니다. > >고수님들의 많은 답변 부탁드립니다. 연료전지의 구성을 보면 1. 전해질(주로 나피온) 2. 전극촉매(주로 활성탄,나피온 아이노머, 백금촉매) 3. 기체 확산층(GDL, gas diffusion layser,Pitch 계의 carbon fiber, carbon fiber 망 사이 사이에 발수처리(소수성 처리)의 양이 매우 중요) 이런 구조로 되어 있습니다. 나피온은 물을 잘 흡수합니다. 연료전지가 구동할려면 나피온이 함습을 해야합니다. 그래서, 연료극(수소극)에서는 습기가 공기극(산소극)보다 많이 공급되어야 합니다. 즉, 수증기 분압이 조금 더 있어야 합니다.하지만, 공기극에서는 연료전지 반응으로 물이 생기기 때문에 상대적으로 적개 공급이 됩니다. 하지만, 공기극은 물의 배출에 더 신경을 써야합니다. 그렇지 않으면 Swelling 의 문제가 아니라 flooding 의 문제 때문에 연료전지의 반응 결정 단계인 공기극의 촉매 활성 면적이 줄어듭니다. 그러므로, 연료전지의 성능이 뚝떨어집니다. 다시 말씀드리면, 연료극과 공기극에 맞는 습기의 제어 능력이 필요합니다 이것을 친수성 소수성의 정도로 많은 책에서 표현하고 있습니다. 실질적으로 시스템에서는 온도 습도 제어를 같이 할 수 있도록 BOP 가 구비가 됩니다. 이것을 줄이는 것이 연료전지의 도전입니다. 도움이 되었으면 좋겠습니다. -
답변
이상후님의 답변
2010-02-03- 0
>연료전지에 사용되는 Electrode가 갖춰야 할 특성으로>hydrophobic이 되어야 한다는 자료를 보았는데>어떠한 이유로 소수성이여야 하는지 궁금합니다.>>고수님들의 많은 답변 부탁드립니다. 윗분의 답변처럼 연료전지용 전극은 반드시 소수성일 필요는 없습니다. Pt 촉매나 산소 그리고 전해질 막으로 온 수소이온이 만나게 되는 surface에서 산소+H+의 화학반응이 일어나게 됩니다. 너무 소수성이거나 너무 친수성이 되면 적절한 화학반응이 저해될 수 있습니다. 따라서 극성이 적절한 것을 선택하는 것이 가장 중요한 문제가 됩니다.