3D 프린팅된 이 연료 전지는 금속 대신 세라믹 구조를 채택했다.
덴마크 기술대학교(DTU) 연구진에 힘입어 연료 전지 분야에 새로운 혁신이 제기되었습니다. 해당 연구팀은 연료 전지 제조 방식을 근본적으로 바꿀 수 있는 신기술을 개발하는 데 주력해 왔습니다. 이 새로운 공정은 3D 프린팅 기술을 활용하며, 그 결과물을 팀은 "단일체 자이로이드 고체 산화물 전지(Monolithic Gyroidal Solid Oxide Cell)"라 명명했고, 줄여서 "더 모놀리스(The Monolith)"라고 부릅니다. 이 연구 결과는 Interesting Engineering을 통해 보도되었으며, DTU 웹사이트에 게재된 학술지 논문과 함께 공개되었습니다.
연구팀은 산호의 자연 구조에서 영감을 받은 맞춤형 디자인을 적용했습니다. 이 특이한 형태는 표면적을 최적화하는 동시에, 재료 구성 덕분에 매우 경량화된 최종 제품을 구현할 수 있게 합니다. 일반적인 연료 전지는 주로 금속으로 구성되어 있어 무게가 무거운 경향이 있습니다. 그러나 이 전지는 전적으로 세라믹 재질로만 이루어졌다는 것이 특징입니다.
이 복잡한 디자인은 자이로이드(gyroid)라 불리며, 이는 삼중 주기 최소 표면(Triply Periodic Minimal Surface, TPMS)의 한 유형입니다. 이러한 표면은 최대한 넓은 표면적을 제공하도록 설계되었으며, 특히 이 사례의 경우 표면적이 열 분산에 더욱 최적화된 이점을 제공합니다. 개발팀에 따르면, 이 전지는 자체 무게 1그램당 1와트 이상의 전력 생산 능력을 갖추고 있습니다.
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또한 이 재료는 놀라운 내구성을 자랑합니다. 연료 전지가 온도 변화에 견딜 수 있는 능력을 테스트했을 때, 최대 212°F(100°C)에 달하는 고온까지 견뎌냈습니다. 전력 저장 모드와 전력 생성 모드를 번갈아 작동시키는 상황에서도 구조적 무결성을 유지했습니다.
이 연료 전지는 "전해조 모드(Electrolysis Mode)"라는 기능을 갖추고 있어, 이 모드를 작동하면 표준 연료 전지 대비 수소 생산 속도가 거의 10배가량 증가합니다. 또한, 디자인에 3D 프린팅 기술이 적용됨으로써 일반 연료 전지보다 제조 공정 자체가 간소화되는 장점도 있습니다.
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