The Characterization of New Type of Alkaline Fuel Cell using Hydrogen Storage Alloys

수소저장합금을 이용한 신개념의 알칼라인 연료전지의 특성에 관한 연구

  • Kim, Jin-Ho (Department of Materials Science and Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology) ;
  • Lee, Ho (Department of Materials Science and Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology) ;
  • Lee, Han-Ho (Battery Research Center, LG Chemical Ltd.) ;
  • Lee, Paul S. (KLA Tencor) ;
  • Lee, Jal-Young (Department of Materials Science and Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology)
  • 김진호 (한국과학기술원 재료공학과) ;
  • 이호 (한국과학기술원 재료공학과) ;
  • 이한호 (LG 화학 배터리연구센터) ;
  • ;
  • 이재영 (한국과학기술원 재료공학과)
  • Published : 2002.06.15

Abstract

본 연구는 Chemical hydride 형태의 수소발생제를 포함한 액체연료를 이용한 신개념의 알칼라인 연료전지의 특성을 분석하였다. Chemical hydride는 연료전지의 수소공급원으로써 사용될 수 있으며, 본 연구팀은 KOH 전해질에 수소발생제인 Sodium Borohydride ($NaBH_4$)를 첨가하여 제조된 액체연료를 알칼라인 연료전지에 공급함으서 상온에서 매운 우수한 전기 화학적 성능결과를 얻을 수 있었다. 이때 음극 찰물질로 $ZrCr_{0.8}Ni_{1.2}$ 수소저장합금이 사용되었으며, 양극은 방수처리된 카본지 위에 분산된 Pt/C 가 사용되었고, air가 latm으로 양극에 공급되었다. 음극에 대한 XRD 분석결과 음극에서의 산화에 의해 Sodium Borohydride ($NaBH_4$)가 분해되어 수소가 발생되며, 연속적으로 액체연료가 주입되어도 전지가 작동하는 것을 확인할 수 있었다. 이때 에너지밀도는 6,000 Ah/kg (for $NaBH_4$ or $KBH_4$)이다.

Keywords

Alkaline fuel cell;Chemical hydride;Metal hydride;Sodium borohydride($NaBH_{4}$);Alkaline solution;Hydrogen fuel

References

  1. F.D. Melle : "The global and urban environment: the need for clean power systems", J.Power Sources, 71, 7 (1998) https://doi.org/10.1016/S0378-7753(97)02768-7
  2. D.Hart : "Sustainable energy conversion: fuel cells the competitive option", J.Power Sources, 86, 23 (2000) https://doi.org/10.1016/S0378-7753(99)00455-3
  3. H.I. Schlesinger, H.C. Brown, A.B. Finholt,J.R. Gilbreath, H.R. Hockstra, E.K. Hydo,J.Am.Chem, 75, 215 (1953). 1692 (1965)
  4. H.C.Brown, C.A. Brown, J.Am.Chem., 84, 1493 (1962)
  5. J.A. Gardiner, J.W. Collat, J.Am.Chem., 87, 5) D.Hart : "Sustainable energy conversion: fuel cells the competitive option", J.Power Sources, 86, 23 (2000) https://doi.org/10.1016/S0378-7753(99)00455-3
  6. Kreevoy, MM Jacobson, R W The rate of decomposition of $NaBH_{4}$ in basic aqueous solutions. Ventron Alembic. 15, 2 (1979)
  7. Jin-Ki Hong, Kyung-Ju Lee, Wha-Young Lee : "알칼리 연료전지 진극제조에 관한 연구", J. of Korean Hydrogen Energy Society, Vol. 2, No. 1 (1990)
  8. B.M. Bamett, W.P. Teagan : "The role of fuel cells in our energy future", J.Power Sources, 37, 15 (1992) https://doi.org/10.1016/0378-7753(92)80060-O
  9. Jin-Ki Hong, Wha-Young Lee : "알칼리 연료전지 전극 성능특성에 괸한 연구", J. of Korean Hydrogen Energy Society, Vol. 3, No. 1 (1992)
  10. H. Sawa, M. Ohta, H. Nakano, and S. Wakao, Zeitschrift fur Physikaliche Chemie Neue Folge, 164, 1521 (1989) https://doi.org/10.1524/zpch.1989.164.Part_2.1521
  11. C. Iwakura, I. Kim, N. Matsui, H. Inoue. and M. Matsuoka : "Surface modification of laves-phase ZrV0.5Mn0.5Ni alloy electrodes with an alkaline solution containing potassium borohydride as a reducing agent", Electrochimica Acta, 40 No. 5, 561 (1995) https://doi.org/10.1016/0013-4686(94)00376-C
  12. A.Levy, J.B. Brown, C.J. Lyons, Ind. Eng,Chem., 52, 211 (1960) https://doi.org/10.1021/ie50603a022