GDL Technology
효율적인 반응물 공급과 생성물 제거로 연료전지의 성능과 내구성을 높이는 핵심 기술을 제공합니다
GDL Technology
연료전지는 전해질의 형태와 구동온도에 따라 구분되며, 수송형 수소연료전지로 가장 적합한 고분자전해질 연료전지(polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)로써, 수소와 산소의 전기화학 반응을 거쳐 전기와 물을 생성하는 친환경 에너지 전환 장치입니다.
연료전지(PEMFC)의 단위셀 및 스택 모습
연료전지 스택(Stack)
연료전지의 스택(Stack) 구조는 다수의 단위 셀(약 0.7 V)이 직렬로 적층되어 하나의 유닛을 이루고 있는 구조로써, 단위 셀의 면적과 적층 수에 따라 연료전지의 발생 전류와 전압을 향상시킬 수 있어 스택의 집적화는 연료전지의 출력밀도에 결정적인 역할을 미칩니다.
연료전지 단위 셀(single-cell)
수송형 응용 분야에서는 모빌리티의 소형화, 고출력화, 고내구화가 주요한 개발 방향이자 과제이며, 종래 내연기관을 대체하여 제한된 공간 내에 동력원의 역할로써 연료전지가 탑재되어야 하기 때문에 연료전지 스택을 구성하는 핵심 소재 부품의 박막화와 경량화가 모빌리티의 성능(주행거리와 출력)에 있어 무엇보다 중요합니다.
가스 확산층(Gas Diffusion Layer)의 역할 및 구조
가스 확산층(GDL)의 다중 기능
가스확산층(GDL)은 연료전지 스택을 구성하는 핵심 부품 중 하나로, 단위 전지들 사이에 존재하는 분리판을 통하여 유입되는 반응기체(수소, 산소)를 전기화학 반응이 발생하는 촉매층으로 균등하게 공급해주고전기화학반응으로 인하여 발생하는 응축수를 배출하며막전극접합체를 기계적으로 지지해줄 뿐 아니라, 촉매층과 분리판을 전기적으로 연결하는 전자의 이동통로 역할을 하게 됩니다
PEMFC에서의 수분 관리 중요성
잦은 시동과 제동과 같은 빠른 응답성을 요구하는 모빌리티용 연료전지의 경우, 전해질의 이온전도도는 물 함량이 높을수록 증가하기 때문에 반응물을 가습하여 PEMFC에 공급하나, 너무 많은 양의 물은 삼상계면의 형성과 반응물의 물질전달을 방해하기 때문에 적절한 물 배출·관리가 중요합니다.
연료전지 시장 동향 및 응용
세계 연료전지 시장을 응용분야에 따라 구분할 경우 휴대용, 건물용, 수송용, 발전용으로 구분할 수 있습니다. 특히, 수송형 연료전지는 가장 높은 점유율(약 68.10%)을 차지하고 있는 가장 큰 연료전지의 응용 분야로써, 미래 모빌리티 시장을 이끌 핵심 기술입니다.
연료전지 주요 응용분야 및 수송형 수소연료전지(PEMFC) 제품군
수송부문은 2023년 기준 우리나라 총 에너지 수요의 17.2%를, 총 석유소비량의 36.4%를 차지하고 있으며, CO2 배출량의 18.6%를 차지하고, 도시의 주요 대기오염 발생원입니다. 개선 방안으로 대체연료 개발과 신개념 이동수단의 개발과 보급 등이 있습니다.
세계적으로 2025년부터 내연기관 판매금지 발표로 전기자동차 수요가 가파르게 증가하고 있으나 리튬배터리 전기차(Battery Electric Vehicle, BEV)의 경우 리튬과 희토류와 같은 희귀 물질과 니켈, 코발트 등 고가의 광물자원이 들어가는 만큼 공급이 수요를 따라가기 힘든 상황입니다.
수소경제의 핵심기술인 연료전지는 수송부문에서 석유의존도를 줄이고 온실가스를 줄일 수 있는 기술입니다.
연료전지의 가장 대표적인 응용 제품인 수소전기차(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV)의 경우
장거리 운행시 1kg의 수소연료는 75kg의 리튬 배터리에 저장된 에너지와 동일한 주행 효과가 있어 매우 효율이 뛰어나며,
급속 충전이 가능하여 시간이 절약되는 장점이 있습니다.
리튬배터리에 비해 희귀금속이나 귀금속 사용량이 5,000~10,000배 적어 친환경적이기 때문에 경쟁력 및 경제성이 높을 것으로 예상됩니다.
전기차(BEV) 충전 시간 : 최소 3시간 ~ 최대 8시간
수소차(FCEV) 충전 시간 : 최소 1분 ~ 최대 5분 소요(약 1/500 단축)
Contact Us
기술 문의부터 협력 제안까지,
EFLOW와 함께 지속 가능한 미래를 만들어가세요
AFPM 모터부터 수소연료전지까지, 귀사의 니즈에 맞는 최적의 솔루션을 제공합니다.
