토요타자동차가 수소연료전지 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다.

20일 토요타는 일본 파인세라믹스센터(일반재단법인 JFCC)와 공동으로 수소연료전지의 화학반응을 촉진하는 백금의 반응성 저하에 이르는 움직임을 관찰할 수 있는 기술을 개발했다고 전했다.

사측은 JFCC의 공동연구 그룹이 관찰·분석용 투과형 전자현미경 안에 연료전지 차에 탑재되는 FC스택과 같은 발전 상태를 시뮬레이션 할 수 있는 새로운 관찰용 샘플 제작에 성공, 수나노미터 정도의 백금 미립자 반응성 저하에 이르는 프로세스 관찰이 가능하게 됐다.

백금 반응성 저하는 백금 미립자의 조대화(결정입자가 굵고 커지는 현상)에 기인하는 것으로 알려져 있지만 지금까지의 관찰 기법으로는 프로세스를 실시간으로 파악하지 못해 요인을 해석하는 게 어려웠다.

하지만 이번에 개발한 기술을 통해 사측은 백금 미립자의 조대화에 의한 반응성 저하의 메카니즘 해석이 가능해져 수소연료전지에 불가결한 촉매인 백금의 성능·내구성 향상을 위한 연구, 개발 지침을 얻게 됐다.

연료전지는 기체의 수소를 연료로 하여 공기 중의 산소와의 화학반응에 의해 발전하는 원리다. 발전은 연료전지 스택 내부 셀 내의 수소극과 공기극이라는 두 개의 전극에서의 화학 반응에 의해 생기는 데 이 때 물이 발생한다.

화학반응 시 수소극에서 수소 분자가 전자와 수소이온으로 분리되는데 백금은 촉매로써 수소 분자로부터 전자를 떼어내는 역할을 한다. 이렇게 전자를 분리시키는 것이 발전이며 모터를 움직인다.

또한 수소극에서 분리된 수소이온과 발전해 모터를 움직인 전자는 공기극으로 이동해 공기중의 산소와 화학반응을 일으켜 물이 생성된다. 여기에서도 백금이 촉매로써 수소이온과 산소의 화학반응을 촉진하는 기능을 한다.