최초의 연료전지는 약 200여 년 전부터 시작되었습니다. 현대 과학자들은 1839년 웨일스 스완지의 판사이자 왕립 연구소 과학자였던 윌리엄 그로브에 의해 발명된 그로브 셀(Grove cell)이란 연료전지가 최초의 연료전지로 여겨지고 있습니다.
수소연료전지의 시작
1800년대 윌리엄 니콜슨은 전기를 이용하여 물과 수소의 전기분해 과정을 설명하였습니다. 그 후 윌리엄 그로브는 전기분해 역순으로 전기를 만들 수 있는 영감을 얻고 백금을 전극으로 사용하는 연료전지를 발명하였습니다. 그로브 셀은 묽은 황산과 진한 황산 전해질을 이용하여 아연과 백금의 반응을 통해 1.8V에서 약 12A의 전류를 만들어냈습니다.
다만, 황산이란 재료의 독성과 부식성으로 인한 문제점이 발생되면서 대안이 필요했지만, 이후 큰 진전은 없었습니다.
이후 연료전지란 공식적인 명칭이 불려지면서 1889년에 루트비히 몬드와 찰스에 의해 상용화할 수 있는 기술의 연료전지가 고안되었습니다. 이들은 공기와 석탄가스를 이용한 연료전지를 연구했으며, 이후 1960년대에 이를 바탕으로 미국 우주산업에 적용한 알칼리 연료전지가 탄생하였습니다.
이로써 산업에 최초로 적용한 수소연료전지가 NASA의 알칼리 연료전지이며 그 이유는 비싼 백금과 부식이 심한 황산 대신에 부식성이 낮은 알칼리성 전해질 사용과 값이 싼 니켈 전극의 기술 개발이 있었기에 가능했습니다.
또한 연료전지가 아폴로 우주 프로그램에서 사용된 이유는 승무원들의 식수 문제를 해결하기 위함이었습니다.
결국 1800년대 그로브의 최초의 연료전지 개념이 그로부터 100여 년 후 NASA의 알칼리 연료전지를 탄생시켰습니다..
차량용 수소연료전지의 역사
1959년 최초로 연료전지를 이용하여 동력은 얻은 기계는 2마력의 트랙터였습니다.
1966년 GM에서 액체 산소와 과냉각 액체 수소를 사용한 연료전지 자동차를 선보였습니다. 봉고차 형태의 차량으로 프로토타입으로 만들어진 최초의 연료전지 전기자동차였습니다.
1990년대에 폭발적으로 자동차 회사들이 수소연료 전지 자동차를 개발했으며 현재는 전 세계에 3개 회사의 수소연료전지 자동차만 남았습니다.
첫 번째는 도요타의 미라이 드리븐(Toyota Mirai Driven), 두 번째는 혼다의 클라리티 FC 드리븐(Clarity FC Driven), 세 번째는 한국의 넥쏘만 양산차량으로 남아있습니다.
1994년 마즈다 미아타(Mazda Miata)
- 시카고 모터쇼에 118마력의 수소 연료 전지 자동차가 등장했습니다.
1996년 다임러 크라이슬러(Daimler Chrysler)
- 베를린 모터쇼에 처음 등장했으며, 최고 속도 100km/h에 달하는 연료 전지 시스템을 도입하였습니다.
1997년 르노(Renault)
- 르노 피버라는 연료전지 자동차는 최고 속도 115km/h의 성능을 자랑했습니다.
1997년 도요타
- 메탄올 개질기를 포함한 연료전지 시스템을 적용하여 SUV 연료전지 자동차 개념의 FCHV-2를 선보였습니다.
1998년 제브코(Zevco)
- 런던 모터쇼에 선보였으며, Zevco Millennium Taxi는 그때 당시 약 2,000만 원의 저렴한 알칼리 연료전지 차량이었습니다.
1998년 GM Opel
- 개질기와 메탄올을 사용한 연료전지 시스템을 적용한 Zafira 연료전지 콘셉트카가 파리 모터쇼에 등장했습니다.
수소연료전지 자동차는 이산화탄소 등 온실가스 배출을 하지 않고 수증기 형태의 물만 배출하는 친환경 자동차입니다. 또한 전기 자동차처럼 충전시간도 오래 걸리지 않습니다.
다만 수소란 연료의 생산성, 비용 측면에서 현실적으로 트렌드 산업으로 부각되기에는 부족한 면이 있습니다. 또한 전반적인 운송, 주유, 저장 등의 수소 인프라 역시 부족한 상황입니다.
이러한 단점 때문에 자동차 회사들이 기술개발에 어려움이 직면해 있지만 기후변화에 따른 위기의식이 친환경 자동차 산업의 붐을 일으킨 만큼 수소연료전지가 운송분야뿐만 아니라 에너지 저장장치들에 하나의 축이 될 것으로 기대되고 있습니다.