연료전지의 전해질막으로 주로 사용되는 나피온(Nafion) 유기고분자 전해질막 내 물과 수소이온의 이동 특성이 규명됐다.
기초과학지원연구원은 서울서부센터 한옥희 박사팀이 미국 캘리포니아주립 산타바바라대 한송이 교수와 함께 '오버하우저 동적 핵분극(ONDP)'이란 최신 분석기법을이용해 나피온 전해질막에 있는 친수성 채널의 중심부와 내표면에서 물과 수소이온확산속도를 직접 측정하는 데 성공했다고 4일 밝혔다.
이번 연구 성과는 응용화학 분야 세계 최고 학술지인 '앙게반테 케미' 1월 28일자 온라인판에 게재됐다.
반경이 수 나노미터에 불과한 나피온의 친수성 전해질 채널에서 물과 수소이온의 확산속도 차이와 이들의 채널 내 위치에 따른 확산속도 차이를 측정할 수 있었던것은 표지물 주변 1 나노미터 이내의 물과 수소이온의 확산계수를 측정할 수 있는 ODNP 기법을 이용했기 때문이다.
연료전지 효율을 결정하는 중요한 변수인 유기고분자 전해질에서 물과 수소이온의 이동 메커니즘은 아직 정확하게 알려지지 않았다.
공동연구팀은 '템포'로 불리는 표지물과 그 유도체들을 나피온 전해질 친수성채널의 중심부와 내표면에 선택적으로 배치해 물과 수소이온이 채널 중심부보다 내표면 쪽에서 1만배 정도 빠르다는 사실을 직접 보여주는 데 성공했다.
나피온 전해질의 친수성 채널 내 위치에 따른 물과 수소이온의 확산속도 차이를규명함에 따라 더 우수한 연료전지 전해질을 개발할 수 있는 토대를 마련하게 됐다고 연구팀은 설명했다.
한옥희 박사는 "이번 연구성과는 연료전지의 효율을 결정하는 전해질막 내 물과수소 이온의 이동 메커니즘에 대한 단서를 제공했고, 향후 연료전지는 물론 다양한분야에서 고분자 전해질막 소재 개발의 효율적인 설계에 도움이 될 것"이라고 말했다.
sw21@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>