[투데이에너지 임승희 기자] 작동중인 연료 전지에 고이는 물의 고해상도로 장시간 시각화 할 수 있는 장치가 개발돼 눈길을 끌고 있다.
스마트재팬 16일 보도에 따르면 도쿄공업대학은 신에너지산업기술종합개발기구(NEDO)의 사업에서 작동중인 연료 전지에 고이는 물의 움직임을 실시간 고해상도로 가시화 할 수 있는 기술 개발에 성공했다. 반응이 격렬하게 변화하는 자동차용 연료 전지내 생선된 물의 움직임을 파악할 수 있다. 고성능화·고내구화를 목표로 연료 전지의 특성 향상과 설계 방향에 이바지하는 기술 개발의 가속화가 기대되고 있다.
2014년 수소 사회의 실현을 위해 일본 경제산업성이 책정 한 ‘수소·연료 전지 전략 로드맵’에서는 연료 전지 자동차의 보급 확대를 위해 연료 전지 시스템 비용을 대폭 절감하고 ‘2030년 까지 80만대 정도 보급을 목표로’라는 비전을 제시했다. 이를 위해 NEDO는 2025년 이후 본격 보급기에 요구되는 FCV(연료전지차)용 연료 전지의 요구 값 (스택 출력 밀도 4kW/L 이상의 내구성, 5만 시간 이상 등)을 설정했다. 2015년도부터 연료 전지의 고도의 분석·평가 기술과 새로운 재료의 설계 지침에 이바지하는 기술의 개발을 목적으로 한 사업을 실시했다.
연료 전지는 수소와 공기 중의 산소를 촉매 위에서 반응시켜 물을 생성 할 때 발생하는 에너지를 전력으로 변환시킨다. 생성 된 액체는 연료 전지에 쌓여 공급 가스의 수송을 저해하는 경우가 있는 것으로 알려져 있다. 연료 전지의 성능 향상을 위해 생성 된 액체의 위치를 정확하게 파악하는 것이 중요한 과제로 되어 있지만 지금까지는 정확하게 판단할 수 없었다.
이번 NEDO 사업기술연구조합 FC-Cubic(연료전지 관련 기업과 대학 및 산업기술종합연구소가 참여)과 도쿄공업대학은 세계 최초로 연료 전지에 고이는 물의 움직임을 μm(마이크로미터)의 고해상도에서 실시간으로 시각화 할 수 있는 기술을 개발했다.
지금까지 작동중인 연료 전지에 고이는 물을 고해상도로 장시간 시각화한 장치는 없었다. 이번에 기존 광원에서 방사광 형태로 방출되어 X선을 평행하게 방출하도록 한 기술인 연X선의 평행화 기술과 CMOS 감지기를 조합해 관측용 연료 전지셀을 고안해서 실험실에 설치 가능한 크기의 장치를 실현해 고해상도 시각화 상을 얻는 데 성공했다.
반응 작동이 빠르게 변화하는 연료 전지 내부(각층과 각 계면) 작동중인 연료 전지에 고이는 물의 움직임을 파악하는 것이 가능 해져서 향후 연료 전지의 설계에 크게 기여한다.
이 성과를 바탕으로 도쿄공업대학은 기업 등과의 공동 연구에 착수해서 자동차 업계가 요구하는 연료 전지의 고성능화, 고내구화, 저비용화를 목표로 할 방침이다.