가볍고 구부릴 수 있는 빨대 모양 초소형 연료전지 개발
수소와 산소의 전기화학 반응을 통해 전기를 만드는 연료전지는 오염물질을 배출하지 않아 차세대 친환경 에너지원으로 주목받고 있다.
연료전지는 양 끝판과 분리막, 실제 전기를 만드는 막전극접합체(MEA)로 이뤄져 있다.
끝판은 막전극접합체에 균일한 압력을 전달하며, 분리막은 수소와 산소를 섞이지 않게 하는 역할을 한다.
두 부품은 전체 무게의 80%를 차지하는데, 경량화에 한계가 있었다.
연구팀은 무거운 양 끝판과 분리판의 역할을 축소해 연료전지를 경량화할 방법을 제안했다.
종이컵을 쌓듯 원추형 유닛을 쌓아 올려 서로 이어주면 양 끝판을 제거해도 형태가 유지된다.
또 관 안쪽을 수소의 통로로, 바깥쪽은 산소 공급 면으로 활용해 분리판 역할도 대신할 수 있다.
이런 방식으로 막전극접합체를 제외한 부품의 무게를 60% 이하로 줄이는 데 성공했다.
특히 종이접기 주름을 따라 접으면 부피를 절반 수준으로 줄일 수 있으며, 빨대처럼 유연하게 구부러지면서도 성능은 그대로 유지된다고 연구팀은 설명했다.
스마트폰이나 드론 등 휴대용 소형 전자기기에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
성영은 부연구단장은 "종이접기 원리를 접목해 가볍고 구부릴 수 있는 빨대 모양 연료전지를 개발했다"며 "혁신적인 디자인을 통해 연료전지 분야 발전에 기여할 것"이라고 말했다.
이번 연구 성과는 국제 학술지 '미국화학회 에너지 레터스'(ACS Energy Letters) 지난달 19일 자 온라인판에 실렸다.
/연합뉴스
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