[에너지공학] 고분자 연료전지 -PEMFC

1. 고분자 연료전지(PEMFC)의 개요

고분자 연료전지(PEMFC)은 고체 고분자 막을 전해질로 사용하여 수소와 산소의 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 전지이다. PEMFC는 작동 온도가 60도에서 80도 사이로 낮아 기밀성과 시스템의 안전성이 높으며, 빠른 시작과 정지, 높은 효율성을 자랑한다. 특히, 수소를 전극에 공급하면 산소와 반응하여 물이 생성되며, 이 과정에서 발생하는 전기는 배터리나 연료전지 차량, 휴대용 전력원 등에 활용되고 있다. 세계적으로 PEMFC는 친환경 에너지의 핵심 기술로 부상하고 있으며, 2025년까지 글로벌 연료전지 시장은 연평균 11.2%의 성장률을 기록하여 300억 달러를 돌파할 것으로 예상된다.

PEMFC의 핵심 구조는 양극, 음극, 전해질막으로 구성되어 있으며, 전해질막은 나일론이나 폴리머 계열의 얇은 고분자막으로 이루어져 있다. 이 막은 수소 이온만 투과시키며 전자의 흐름은 외부 회로를 통해 이루어진다. 수소는 양극에서 분해되어 프로톤과 전자로 나뉘며, 프로톤은 막을 통과하여 음극으로 이동한다. 전자는 외부 회로를 통해 전류를 생성하며, 산소는 음극에서 수소 이온과 만나 물과 전기를 만들어낸다. PEMFC는 …