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Fuel Cell

비나텍은 보유하고 있는 CNF 물질 특허를 바탕으로 연료 전지용 지지체, 촉매 그리고
막 전극 접합체(MEA, Membrane Electrode Assembly)를 세계에서 유일하게 종합적으로
제공합니다.

카본

비나텍은 결정성 카본을 촉매 담지체로 사용함으로써, 연료 전지의
수명 연장에 유리한 내식성이 우수한 촉매와 MEA를 제공합니다.

비나텍은 내식성 및 형상에 따라 구분되는 담지체 제품 3종, 담지체 별로
구분되는 촉매 제품 2종과 비나텍의 촉매를 적용하여 300cm2 까지 확장
할 수 있는 MEA 제품 2종을 생산하고 있습니다.

연료전지 개요

연료전지(FC, Fuel Cell)는 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 장치로서 연료를 공급하면 계속적으로 에너지를 생성하는 발전
시스템이며 발전기와 전지의 특성을 가집니다. 공급하는 연료는 수소와 산소이며, 화학반응에 의해 물만 배출하는 청정 에너지원
입니다.

연료전지는 사용하는 전해질의 종류에 따라 구분을 하며, 최근에 사업화가 진행되는 연료전지에는 양이온 교환막 연료전지(PEMFC,
Proton Exchange Membrane FC), 직접 메탄올 연료전지(DMFC, Direct Methanol FC), 용융 탄산염 연료전지(MCFC, Molten
Carbonate FC), 고체 산화물 연료전지(SOFC, Solid Oxide FC)가 있습니다.

종류 전해질 작동 온도(℃) 응용분야
양이온 교환막 연료전지
(PEMFC)
양이온 교환막 50~80 수송용, 건물용
고정형
직접 메탄올 연료전지
(DMFC)
양이온 교환막 50~80 휴대 장치의 백업
전원 이동형
용융 탄산염 연료전지
(MCFC)
용융탄산염
(Li2CO3 + K2CO3)
~650 분산발전용
고정형
고체 산화물 연료전지
(SOFC)
세라믹
(ZrO2 / Y2O3)
~1000 건물용, 분산발전용
고정형

비나텍의 지지체, 촉매 그리고 MEA는 PEMFC와 DMFC에 적합합니다.

비나텍 연료전지 담지체 제품 특성

연료전지의 촉매 성능을 높이기 위해서는 3nm 이하의 작은 촉매 입자가 필요하며, 촉매만으로는 필요한 작은 입자를 형성할 수 없고,
촉매를 지지체 위에 분산시킴으로써 작은 입자를 형성할 수 있습니다.

비나텍 연료전지 지지체는 CNF 또는 결정성 카본블랙 제품으로서 카본 부식에 의한 촉매 수명단축을 최소화하는 제품 입니다.

품명 BET(m2/g) XRD(d002)(nm) Fe content(ppm) type
VFS-PL0100 60~70 0.336~0.380 <200 Platelet
VFS-HE0150 100~150 0.340~0.345 <200 Herringbone
VFS-SP0450 400~500 0.345~0.450 <100 Carbon black

*1 BET : Brunauer–Emmett–Teller 이론을 따르는 비표면적
*2 XRD(d002) : X-Ray Diffraction, X-선 회절에 의한 층간 거리

비나텍 담지체 전자현미경 사진

카본은 1.2V 이상의 조건에서 물과 산소와 반응하여 쉽게 부식이 일어나게 되며, 지지체에 포함된 카본의 부식은 촉매의 성능 감소와
연료전지 수명 단축을 초래합니다.

1.2V 이상의 전압에서 카본 부식

비나텍 연료전지 담지체는 전기화학 분석에 의한 카본 내식성 시험에서 높은 내식성을 보이며, 지지체별 내식성 관계는 다음과
같습니다.

VFS-P > VFS-H ≥ VFS-SP >> Carbon Black

비나텍 연료전지 촉매 제품 특성

비나텍 연료전지 촉매는 백금을 사용하며, 2.5 ~ 3.0 nm의 입자로 형성되어, 반응 면적이 넓고 부식에 강한 제품으로서,
연료전지의 성능 향상과 수명 유지에 적합한 제품입니다.

품명 Pt 함량(%) ESA(m2/g) Particle size
(nm)
Support type
VFC-HE6000 56~60 30~45 2.5~2.8 Herringbone
VFC-SP6000 50~60 2.5~3 Carbon black
비나텍 촉매 투과 전자현미경 사진 (TEM)

비나텍 연료전지 촉매는 카본 부식 조건을 만족하는 홀딩 시험에서 높은 내식성을 보이며, 반응 면적 감소율이 낮은 특성을
가지고 있습니다.

Before & After 부식 시험 / 1.4V 30 minute holding
제품명 ECSA before(m2/g) ECSA after(m2/g) ECSA Change(%)
Pt on Carbon Black 28.6 9.8 -65.7
Pt on VFS-P 31.0 27.4 -11.6

*ECSA : Electrochemical Surface Area

비나텍 연료전지 MEA 제품 특성

비나텍 연료전지 MEA는 100nm 이하의 전극 기공 제어 기술을 적용하여, 생성된 물의 배출이 원활한 제품으로서,
연료전지의 성능 향상과 수명 유지에 적합한 제품입니다.

제품명 형태 크기 응용 분야
VFM-PEMFC 7layer 500cm2 수송용, 건물용 고정형
VFM-DMFC CCG 5 layer ~ 300cm2 휴대형 장치의 백업 전원 이동형
비나텍 MEA

비나텍 연료전지 MEA는 외부 기관의 단전지 성능평가에서 상용 MEA와 동등한 성능을 보였으며, 카본 부식 조건을 만족하는
홀딩 시험에서 높은 내식성을 보이며, 상용 MEA 보다 성능 감소율이 낮은 특성을 가지고 있습니다.

단전지 성능평과 그래프
제품명 @0.7V
(mA/cm2)
@0.6V
(mA/cm2)
상용 MEA 670 1,250
VFM-series 675 1,240
단전지 성능평과 그래프
부식 홀딩 시험 결과 그래프
제품명 Before
(mA/cm2)
After
(mA/cm2)
감소율(%)
상용 MEA 1.20 0.13 -88.0
VFM-series 1.17 1.01 -15.0
부식 홀딩 시험 결과 / @0.6V

비나텍 MEA는 저가습 분위기에서도 최적의 성능을 나타냄으로써 다양한 어플리케이션에 접목할 수 있는 강점을 보유하고 있습니다.

Cycle OCV(V) Performance
(@600 mA)
Performance
(@1200 mA)
Intial 0.941 0.708 0.615
1000 cycle 0.931 0.708 0.601
5000 cycle 0.921 0.695 0.576
Before After
ECSA(㎡/g) 41.8 30.8

비나텍 연료전지 부품 응용 분야

비나텍은 담지체, 촉매 그리고 MEA를 고객님의 응용 분야 및 요구 사양에 따라 최적화 하여 종합적으로 제공합니다.
특히, MEA는 응용 분야 및 요구 사양에 적합한 담지체 및 촉매를 적용하여 제공합니다. 담지체 > 촉매 > MEA

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