연료전지의 전해질막으로 주로 사용되는 나피온(Nafion) 유기고분자 전해질막 내 물과 수소이온의 이동 특성이 규명됐다.

기초과학지원연구원은 서울서부센터 한옥희 박사팀이 미국 캘리포니아주립 산타바바라대 한송이 교수와 함께 '오버하우저 동적 핵분극(ONDP)'이란 최신 분석기법을 이용해 나피온 전해질막에 있는 친수성 채널의 중심부와 내표면에서 물과 수소이온 확산속도를 직접 측정하는 데 성공했다고 4일 밝혔다.  

이번 연구 성과는 응용화학 분야 세계 최고 학술지인 '앙게반테 케미' 1월 28일자 온라인판에 게재됐다.  

연료전지 효율을 결정하는 중요한 변수인 유기고분자 전해질에서 물과 수소이온의 이동 메커니즘은 아직 정확하게 알려지지 않았다.  

공동연구팀은 '템포'로 불리는 표지물과 그 유도체들을 나피온 전해질 친수성 채널의 중심부와 내표면에 선택적으로 배치해 물과 수소이온이 채널 중심부보다 내표면 쪽에서 1만배 정도 빠르다는 사실을 직접 보여주는 데 성공했다.  

나피온 전해질의 친수성 채널 내 위치에 따른 물과 수소이온의 확산속도 차이를 규명함에 따라 더 우수한 연료전지 전해질을 개발할 수 있는 토대를 마련하게 됐다고 연구팀은 설명했다.  

한옥희 박사는 "이번 연구성과는 연료전지의 효율을 결정하는 전해질막 내 물과 수소 이온의 이동 메커니즘에 대한 단서를 제공했고, 향후 연료전지는 물론 다양한 분야에서 고분자 전해질막 소재 개발의 효율적인 설계에 도움이 될 것"이라고 말했다.