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      • 단층 패브릭 기반 마이크로유체 전기화학 연료전지 개발

        홍도연(D. Y. Hong),공희건(H. G. Kong),왕초(C. Wang),박노현(N. H. Park),안유민(Y. Ahn) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월

        웨어러블하고 휴대하기 편한 소형기기는 사용자의 움직임으로 인해 구부러지거나 휘어지는 기계적인 변형에도 오랜 시간 안정된 구동을 해야한다. 그에 따라 내구성이 보장된 전력원이 주목받고 있다. 본 연구의 목적은 기존 종이 기반 연료전지의 짧은 지속시간과 낮은 유연성을 해결하기 위해 패브릭기반으로 전기화학 연료전지를 제작함에 있다. 연료전지 성능을 향상시키기 위해 전극의 경우 그래핀에 촉매를 섞은 후 프린팅 공정을 통해 정밀하게 제작했다. 패브릭의 유연성을 유지하기 위해 패브릭 위에 마스크를 올려 놓은 후 패브릭 전용 방수스프레이를 사용하여 스텐실 기법으로 유로를 생성하는 방법을 사용했다. 다양한 패브릭 종류, 전극 모양, 적절한 연료와 전해질들 중에서 최적의 조합을 결정하기 위해 전력 밀도, 전류 밀도를 측정하였다. 전력 밀도(0.547 mW/㎠), 전류 밀도(2.37 mA/㎠)의 가장 좋은 성능은 Flannel 재질, Straight 전극 모양, 연료 H₂O₂와 산성 전해질인 HCl 을 사용했을 때 얻어졌다. 지속 시간의 경우 600 분으로 기존 종이 기반 연료전지보다 월등히 좋은 지속시간을 갖는다. 긴 지속시간을 갖는 이유는 연료에 오랜 시간 젖어 있으면 찢어지거나 내구성에 문제가 생기는 종이 기반 연료전지와 달리 패브릭에선 안정적인 흐름을 유지할 수 있기 때문이라고 생각된다. 새로운 패브릭 기반 연료전지는 소형화 및 휴대용 장치에 오랜 시간 전력을 공급할 수 있는 높은 잠재력을 보여준다.

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