양성자 교환막 연료 전지 PEMFC(양성자 교환막 연료전지)는 나피온(Nafion)과 같은 고체 고분자 막을 전해질로 사용합니다. 이 막은 양극에서 음극으로 양성자(H⁺)를 선택적으로 전도합니다. PEMFC는 저온(일반적으로 50~100°C)에서 작동하므로 빠른 시동과 소형 설계가 가능합니다. 백금 기반 촉매의 손상을 방지하기 위해 고순도 수소를 연료로 사용해야 합니다.
양성자 교환막 연료 전지(PEMFC)
1960
- Willard Thomas Grubb
- Leonard Niedrach
(설명을 위한 생성된 이미지입니다)
The heart of the PEMFC is the membrane electrode assembly (MEA), which consists of the proton-exchange membrane sandwiched between two catalyst-coated electrodes. At the anode, hydrogen gas is split into protons and electrons: [latex]H_2 \rightarrow 2H^+ + 2e^-[/latex]. The solid polymer membrane, which is an electrical insulator, allows only the protons to pass through to the cathode. The electrons are forced to travel through an external circuit, generating the electrical current. At the cathode, oxygen from the air, the protons from the membrane, and the electrons from the external circuit combine to form water: [latex]O_2 + 4H^+ + 4e^- \rightarrow 2H_2O[/latex].
A critical aspect of PEMFC operation is water management. The membrane must remain hydrated to maintain its proton conductivity, but excess water at the cathode (product water) can block the flow of oxygen to the catalyst sites, a phenomenon known as ‘flooding’. The low operating temperature makes PEMFCs susceptible to catalyst poisoning, particularly from carbon monoxide (CO) present in reformed hydrogen, which binds strongly to the platinum catalyst sites. This necessitates the use of very pure hydrogen fuel, increasing operational costs.
UNESCO Nomenclature: 3305
에너지 기술
유형
물리적 장치
분열
상당한
용법
널리 사용됨
전구체
- 윌리엄 그로브의 연료 전지 발명 (1838년)
- 듀폰의 발터 그로트가 최초의 이온 교환 고분자 멤브레인인 나피온을 개발했다(1960년대 후반).
- 백금의 촉매 특성에 대한 연구
응용 프로그램
- propulsion systems for fuel cell electric vehicles (FCEVs) like the Toyota Mirai and Hyundai Nexo
- 중요 기반 시설용 백업 전원 장치
- 레저 및 군사용 휴대용 발전기
- 지게차와 같은 자재 운반 차량
- NASA의 제미니 프로젝트 우주선용 전원 공급 장치
특허:
- US2913511A (Willard T. Grubb, 1959)
잠재적 혁신 아이디어
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관련 용어: PEMFC, 양성자 교환막, 나피온, 촉매, 백금, 수소 연료, 막 전극 어셈블리, 저온, 자동차, 제너럴 일렉트릭.
역사적 맥락
양성자 교환막 연료 전지(PEMFC)
(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)
