프로톤 교환막 연료전지에 대한 바이오폴리머 기반 막의 최근 발전

프로톤 교환막 연료전지(PEMFC)는 높은 효율성과 제로 배출을 제공하는 가장 유망한 청정 에너지 변환 기술 중 하나입니다. 그러나 Nafion과 같은 기존의 퍼플루오로설폰산막의 높은 비용과 환경적 영향으로 인해 대규모 상업화가 제한되고 있습니다. 최근 몇 년 동안 지속 가능하고 저비용이며 생분해 가능한 대안으로서 바이오폴리머 기반 막에 대한 관심이 증가하고 있습니다. 이 리뷰는 키토산, 셀룰로오스, 겔란검, 나트륨 알기네이트 및 전분과 같은 다당류 기반 물질과 케라틴 및 콜라겐과 같은 단백질 기반 물질의 개발 및 수정에 대한 최근 발전을 종합적으로 개관합니다. 프로톤 전도도, 메탄올 투과도 및 전력 밀도와 같은 주요 매개변수에 미치는 영향을 분석하기 위해 황화, 인산화, 가교화 및 무기 또는 하이브리드 필러의 함유와 같은 다양한 수정 전략이 분석됩니다. 비교 데이터에 따르면 몇 가지 수정된 바이오폴리머 막은 50 mS/cm 이상의 프로톤 전도도를 달성합니다. 그러나 합성 폴리머로 주로 구성된 막에서는 바이오폴리머가 첨가제로만 포함되어 있어 일반적으로 더 높은 전도도 값이 보고됩니다. 또한 일부 바이오폴리머 기반 막은 Nafion보다 메탄올 투과도가 상당히 낮습니다. 이 글에서 논의된 막들 중 가장 낮은 보고된 값은 0.98 × 10−16으로, 메탄올 투과도 측면에서 가장 성능이 좋은 바이오폴리머 막을 나타냅니다. 많은 바이오폴리머 막이 단일 PEMFC 테스트에서 상대적으로 저조한 성능을 보이지만, 몇몇은 Nafion과 유사한 전력 밀도를 달성하면서 동시에 개선된 환경 적합성과 지속 가능성을 제공합니다. 마지막으로 현재의 도전과제 및 미래 방향이 논의되며, 이 재생 가능한 물질들이 PEMFC 기술을 보다 지속 가능하고 경제적으로 실행 가능한 에너지 시스템으로 발전시킬 가능성을 강조합니다.