세라믹 미세 연료전지 개발
연구진은 많은 장점에도 불구하고 연료전지를 이동용 전원 장치로 사용되는데 문제로 작용해 왔던 문제들을 해결할 수 있는 미세 연료전지를 개발하였다고 발표하였다.
독일의 Fraunhofer Institue for Ceramic Technologies & Systems(IKTS)의 Dr. Michael Stelter는 작은 전력원들이 미세 부품들과 함께 모여있는 것이 한 이유라고 믿고 있다:“그렇기 때문에 이 연료전지들이 개발하기 복잡하고 제조 단가가 비싼 이유입니다.”
Stelter와 그의 동료들은 저온 동시 소성 세라믹(LTCC)라고 불리는 새로운 형태의 세라믹 필름으로부터 연료 전지를 생산하는, 완전히 새로운 접근법을 시도하고 있다. 이 재료는 미제 전자 자료의 기판으로 가끔 칩 제조에 사용되어왔다.
IKTS 연구진은 세라믹에 추가적인 비전자 기능성 부품을 집적할 수 있는 가격 효율이 높은 방법을 성공적으로 개발해냈다고 발표하였다. 이 구조는 세라믹의 표면뿐만 아니라 내부에도 사용될 수 있다. 미세 연료 전지는 수소나 액체를 전송하는 작은 채널들이 열십자로 교차되어 있는 형태이다.
이 구조는 생산이 간단하고 저렴하다고 Stelter는 말한다. “우리는 LTCC로부터 연료 전지를 생산하고 있습니다. 이 공정은 경제적일뿐만 아니라, 신뢰성도 매우 우수합니다.”
그 외에도 LTCC 연료 전지는 주로 수소, 메탄올과 같은 다양한 형태의 연료로 동작할뿐만 아니라 포름산과 같은 기존의 연료도로 동작한다는 장점을 가지고 있다. “포름 산은 훌륭한 전원입니다. 그러나 그것은 보통 연료 전지 재료를 부식하는 단점을 가지고 있습니다.”라고 Stelter가 덧붙였다.
반대로 세라믹 재료는 산에 대해 내부식성을 가지고 있다. IKTS 연구진은 여러 독일 산업체들과 함께 차세대 연료 전지에 대한 연구를 진행하기 위해 노력하고 있다.
연구진은 이미 LTCC 기술을 사용하여 곧 시장에 선보일 전자제품과 함께 집적한 초소형 압력 센서 또는 생화학 분석에 사용되는 미세 적정 판 등과 같은 다른 제품을 만들고 있다. (ACB)

고출력형 소형연료전지용 전해질막 개발
山口대학의 岡本健一 특명교수는 휴대전화와 노트북 컴퓨터 등의 전원으로 기대되는 소형연료전지용으로 새로운 전해질막을 개발했다. 실용화가 진행되고 있는 나피온막으로는 발전이 어려운 고농도의 메탄올 용액에서도 발전할 수 있다는 것을 확인했다. 기업과 공동으로 연구를 추진해 실용화할 계획이다.
소형연료전지는 메탄올을 연료로 하여 발전한다. 메칸올 농도가 높을수록 장시간의 발전이 가능하게 된다. 단, 나피온 막의 경우는 농도가 약 30% 이상인 메탄올 수용액에서의 발전은 어렵다고 한다.
岡本교수 등은 IC기판 등에 사용되는 팔르스틱의 원료인 폴리이미드라는 재료에 주목했다. 슬루혼산이라고 하는 화합물과 반응시켜서 새로운 전해질 막을 만들었다.
성능을 확인하기 위해 농도가 50%인 메탄올 수용액을 사용하여 발전할 수 있는지 실험한 결과, 평방센티미터 당 50와트의 출력을 내는데 성공, 실용화의기준이 되는 동 70와트에 근접했다. 나피온막에서는 발전량을 측정할 수 없는 단계였다.
“새로운 전해질막은 간단하게 합성할 수 있기 때문에 나피온막과 원가 면에서 경쟁할 수 있다”고 岡本특명교수는 보고 있다. (NK)