경이로운 소재 그래핀 양성자투과성 연료전지 응용

세계에서 가장 얇지만 매우 강력한 경이의 소재 '그래핀 Graphene의 불침투성에 작은 허점을 발견했다는 연구논문이 26일 영국과학잡지 네이처( Nature )에 게재되었다.

그래핀 연구에서 2010년에 노벨물리학상을 수상한 물리학자,  Andre Geim씨가 이끄는 연구팀은 모든 종류의 기체나 액체를 통하지 않는 것으로 알려진 그래핀이 양자로 불리는 입자를 통과시키는 모습을 보고 놀랐다고 말했다.

연구팀은이 의외의 발견을 기존 전지를 대체 무공해 연료전지 개발에 돌파구가 될 가능성을 지닌 것으로 칭찬. 작은 허점이지만 매우 중요한 발견이라고 평가하고있다.

이번 연구에 참여한 영국 맨체스터대학( University of Manchester )는 "연료전지등 수소를 기반으로 하는 기술은 수소 원자에서 전자가 떨어져 양자만을 통과시키는 장벽 물질이 필수적이므로, 이번 발견은 이 기술에 혁명을 가져올지도 모른다 "고 성명에서 밝혔다. 양성자는 중성자와 함께 물질의 기본 구성 요소인 원자의 원자핵을 구성하고있다.

사람 머리보다 몇 배 더 얇고 원자 1개분의 두께밖에 없는 그래핀은 강철보다 강하고, 최소 원자 수소에 대해서도 장벽역할을 하기에 불침투성 피복재 및 포장재에 최적의 재료가된다.

실험에서 양성자가 원자와 분자뿐만 아니라 그라핀을  조사한 연구팀은 "기존 이론의 예측으로는 양성자의 투과성은 수소 원자와 동등되어 있기 때문에 양자도 당연히 차단됨이 틀림 없다고 예상하고 있었다 "고 성명에서 말했다.

"의외로 양자는 특히 고온 상태에서 그래핀의 초박판 결정을 놀라울 정도로 쉽게 통과했다"

이 결과에 따라 그래핀은 고효율 연료전지기술의 열쇠가 되는 ​​프로톤(양자) 전도성 필름의 유력한 후보가 되었다고 팀은 말했다. 연료 전지는 양성자만을 통과시켜 다른 입자가 통하지 않는 박막이 필수적인 때문이다.

일부 전기자동차 및 비상 발전기등에 사용되는 전지의 일종인 연료 전지는 산소와 수소를 연료로 사용하여 화학 에너지를 전기로 변환한다.

논문의 공동저자  Sheng Hu 씨는 "그래핀은 매우 간단한 데다 동일 전도 유망한 것으로 보인다. 최근에는 면적 1평방 미터 시트단위로 생산할 수 있기 때문에 상용 연료전지로 당장이라도 응용 가능할 것으로 기대하고있다 "고 말했다.