음이온 교환막 수전해용 하스텔로이 섬유 종이 PTL

음이온 교환막 수전해(AEMWE)에서 산소 발생 반응(OER)을 위한 다공성 전달층(PTL)으로 하스텔로이 섬유 종이(HAP)를 촉매층 없이 활용하는 연구가 진행되었다. 수소 발생 반응(HER) PTL로 루테늄(Ru)이 코팅된 니켈 섬유 종이(NFP)와 HAP를 결합하여 비대칭 Ru/NFP(−)//HAP(+) 단일 셀 시스템을 구성했다. 실험 결과, 이 시스템은 70°C에서 음극 습윤 조건 시 1.8V에서 725.67 mA cm⁻²의 전류 밀도를 보였고, 음극 건조 조건에서도 701.34 mA cm⁻²를 유지했다. 5,000회 가속 수명 시험(AST)을 통해 동적 사이클링 조건에서도 우수한 작동 안정성이 확인되었다. 비교를 위해 HAP에 Co(OH)₂를 전착시킨 경우, 70°C, 1.8V에서 전류 밀도가 485.59 mA cm⁻²로 감소했으며, AST 안정성도 저하되었다. 이는 Co(OH)₂ 코팅이 기공 구조와 표면 젖음성을 변화시켜 이온 수송 방해 및 산소 기포 제거 비효율 등 고전류 밀도에서의 물질 전달 제한을 야기하기 때문으로 분석된다. 본 연구는 촉매층 없는 HAP PTL이 AEMWE 시스템의 효율성과 안정성을 향상시킬 수 있음을 보여주며, 향후 고성능 수전해 장치 개발에 기여할 것으로 기대된다.