기존 상용막 대비 성능이 80%이상 향상된 친환경 수소 생산용 고성능 전해질막 개발

(2023년 5월 제198호 KRICTalk 뉴스레터) 

 주요내용

 화학연 김태호/안수민 박사, 강원대학교 조용훈 교수 공동 연구팀은, 양이온 교환막 수전해 장치에서 수소 이온의 원활한 이동과 수소 기체의 투과 억제를 동시에 달성할 수 있는 가지사슬 구조의 새로운 전해질막 소재를 개발함

 현재 글로벌 수소 생산량의 99%는 화석연료에서 추출되고 있어 이산화탄소가 함께 배출되는 관계로, 탄소중립 달성을 위해서는 탄소배출이 없는 그린수소 생산기술로의 전환이 필수적임

 수전해 방식은 재생 전력을 활용하여 수소 생산 전 과정이 친환경적이지만, 수소 생산 효율을 높이고 화재/폭발 위험을 없애기 위해서 수소 이온은 빠르게 전달하면서 수소 기체는 투과하지 않는 전해질막 소재 기술 확보가 필요함

 높은 효율과 넓은 운전범위 구현이 가능한 '양이온 교환막 수전해' 기술은 낮은 기체차단성, 막 두께로 인한 성능저하, 제조/폐기시 환경문제, 경제성 등의 여러가지 단점이 있음

 화학연은 엔지니어링 고분자 기반의 화학구조를 가지면서 수소 이온을 전달하는 기능이 부여된 '가지사슬'을 도입하여 높은 전도도와 낮은 투과율을 모두 가진 전해질막을 개발함
 

 본 기술을 수전해 기술에 응용한다면 그린수소를 더 효율적으로 제조할 수 있을 것으로 전망되며, 비싼 상용소재를 대체하여 수소생산비용 절감과 핵심소재 국산화 및 수소 기술 확산에 기여할 수 있을 것으로 보임 

출처: 한국화학연구원