名古屋공업대학의 野上正行 교수 등은 졸겔법으로 연료전지용 고전도도의 인, 규산염계 유리 박막을 개발했다. 표면비저항치는 저온형 연료전지용 고체전해질로서 사용되고 있는 듀퐁사가 개발한 불화물계 고분자막 ‘나피온막’의 2분의 1 이하로, 50℃에서 1평방센티미터당 약 0.2옴. 전류- 전압치를 산출하여 이 박막이 연료전지로서 작동하고 있다는 것을 확인했다. 소형으로 휴대가 가능한 박막연료전지로의 응용이 기대된다.
제작법은 우선 금속 알콕시드와 시판되는 비이온계 계면활성제를 반응시켜 졸을 만든다. 그것을 기판에 코팅하여 약 400℃에서 가열처리해서 계면활성제를 제거함과 동시에 유리화한다.
유리막의 두께는 0.5마이크로미터로 계면활성제가 제거된 후의 세공(細孔)의 지름은 약 2나노미터로 미세하면서 세공 표면적은 1그램당 800평방미터로 크다. 세공구조는 계면활성제로 제어가 가능하다고 한다.
세공 안에 일단 흡착된 물은 세공 자체가 상당히 미세하기 때문에 이탈하기 어렵다는 것이 특징. 습도가 40% 이하인 환경이 되어도 저항치의 상승이 보이지 않는 안정된 특성을 얻을 수 있으므로 나피온막과 같은 수분관리가 불필요하게 된다.
野上 교수 등은 졸겔법으로 플로톤(수소이온)의 고전도체로서 인, 규산염 유리의 연구개발에 힘쓰고 있다. 자동차용, 가정용에 아주 적합한 저온형 연료전지용 고체전해질로의 응용이 목적으로, 지금까지 플러스 150~마이너스 30℃의 광범위한 영역에서 플로톤의 전도도가 높은 이 유리를 개발, 연료전지에 응용할 수 있다는 것을 실증했다.
이번에 박막화에 성공함으로써 플로톤의 전도도를 한 단계 높임과 동시에 여러 가지 기판을 사용할 수 있게 되어 지금까지 개발한 것이 무기계로 유연성이 결여되고 내충격성이 약했다는 점도 해소할 수 있게 된다.
(NK)
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