연료전지와 수전해에서 CCM 방식이 주목받는 이유

수소 에너지 시스템에서 막전극은 반응 효율과 장기 안정성을 좌우하는 핵심 부품입니다. PEM 연료전지와 양성자교환막 수전해(PEMWE)에서는 촉매층과 고분자 전해질막의 계면을 어떻게 형성하느냐가 중요합니다. 이 때문에 막에 촉매층을 직접 코팅하는 CCM(Catalyst Coated Membrane) 접근법이 널리 연구·활용되고 있습니다.

CCM 방식의 기본 개념

CCM은 양성자교환막의 한쪽 또는 양쪽 표면에 촉매 잉크를 도포해 촉매층을 형성한 구조입니다. 연료전지에서는 양극과 음극 촉매층이 각각 수소 산화와 산소 환원 반응을 담당합니다. 수전해에서는 전극 반응의 방향과 촉매 조성이 다르므로, 사용 환경에 맞는 전극 설계가 필요합니다.

직접 코팅 접근법의 설계상 이점

막과 촉매층 계면 제어

막 표면에 촉매층을 직접 형성하면 계면 접촉과 촉매층 분포를 공정 변수로 관리할 수 있습니다. 이는 양성자 전달 경로와 촉매 활용률을 최적화하려는 설계에 유용합니다. 다만 실제 성능은 막 종류, 촉매 조성, 이오노머 함량, 기공 구조 및 조립 조건에 따라 달라집니다.

박막·저촉매량 연구

촉매 사용량을 줄이면서 반응 활성과 내구성을 유지하려는 연구에서는 얇고 균일한 촉매층 제조가 중요합니다. 정밀 코팅은 목표 면적에 잉크를 반복성 있게 도포하고, 두께와 로딩을 제어하기 위한 공정 선택지 중 하나입니다. 저백금 또는 비귀금속 촉매 연구에서도 잉크 분산과 코팅 재현성이 중요하게 다뤄집니다.

양산 적용 전 확인할 사항

CCM 방식이 모든 장치와 모든 설계에서 유일한 해법인 것은 아닙니다. 직접 코팅, 전극 기재 코팅 후 전사 등 여러 제조 경로가 존재하며, 막의 기계적 특성, 생산 규모, 소재 비용과 장비 구성이 선택에 영향을 줍니다. 양산 검토에서는 웹 장력, 도포 폭, 건조 프로파일, 결함 검출, 롤 간 편차와 수율을 평가해야 합니다.

코팅 테스트부터 공정 창을 확보하기

실제 잉크와 막을 사용한 테스트는 코팅 균일도와 기재 손상 가능성을 확인하는 출발점입니다. 촉매 잉크 도포 공정을 개발하는 제조사 및 연구팀은 Cheersonic 제품 페이지에서 관련 장비를 확인하고, 적용 소재에 맞는 코팅 프로젝트 상담과 시편 테스트를 요청할 수 있습니다.