직접메탄올 연료전지

직접메탄올 연료전지란?
진접메탄올 연료전지의 구성은 전해질 층을 사이에 두고 연료극과 공기극으로 구성된다. 이 두 전극은 탄소 섬유 종이와 같은 다공성의 전도성 지지체 위에 백금/탄소, 백금+루테늄/탄소 등의 촉매층을 부착시켜 제조된다. 메탄올과 물은 전기화학적으로 반응하여(메탄올은 산화됨) 식 (1) 같이 음극에서 이산화탄소, 수소이온 및 전자를 생성한다. 식 (1)과 같이 반응을 통하여 음극에서 생성된 수소이온은 고분자 전해질을 통과하여 양극으로 이동하여 산소와 반응(보통 공기로부터)하여 식 (2)과 같이 물을 생성한다. 음극에서 생성된 전자들은 화학반응의 자유에너지 변화와 함께 외부회로를 통해 이동한다. 식 (3)과 같이 메탄올과 산소가 반응하여 물과 이산화탄소를 생성한다. 실제 시스템에서 이러한 반응은 전극 내에 백금기초 전극촉매 물질의 존재 하에서 일어난다. 이론적으로 메탄올은 음극 퍼텐셜이 0.046V vs. RHE 이상에서는 자발적으로 산화반응이 일어나며 산소는 양극 퍼텐셜이 1.23V vs. RHE 이하인 경우에 자발적으로 환원반응이 일어난다. 실제로 모든 연료전지에서 전극반응속도의 저하(속도론적 손실)는 전극반응에서 얻어 지…(생략)