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전지·에너지 재료

고분자 전해질 연료 전지(PEFC)의 전해질에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?

  1. A산화물 이온(O²⁻)을 통과시키는 세라믹스 막으로, 전도율을 높이기 위해 700℃ 이상에서 작동시킨다
  2. B탄산염 융액으로, 탄산 이온이 연료극으로 이동하여 전류가 흐르므로 약 650℃에서 작동시킨다
  3. C술폰산기를 가진 불소계 고분자 막으로, 물을 머금어 양성자를 통과시키므로 100℃ 정도 이하에서 작동시킨다
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정답: C. 술폰산기를 가진 불소계 고분자 막으로, 물을 머금어 양성자를 통과시키므로 100℃ 정도 이하에서 작동시킨다

PEFC의 전해질에는 불소 수지의 주사슬에 술폰산기(−SO₃H)가 붙은 곁사슬을 가진 고분자 막이 사용됩니다. 막이 물을 머금으면 술폰산기가 모인 친수성 통로가 생기고, 그곳을 양성자가 물과 함께 이동합니다. 마르면 전도율이 크게 떨어지므로 가습이 필요하며, 막의 물이 빠져나가지 않도록 작동 온도는 100℃ 정도 이하, 일반적으로 약 80℃로 합니다. O²⁻를 통과시키는 세라믹스 막을 700℃ 이상에서 사용하는 것은 고체 산화물 연료 전지(SOFC)로, 안정화 지르코니아 등을 사용합니다. 탄산염 융액을 전해질로 하여 약 650℃에서 작동시키는 것은 용융 탄산염 연료 전지(MCFC)입니다. 전해질의 차이가 각각의 작동 온도와 사용할 수 있는 연료, 촉매를 결정합니다.

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