미국 연구팀이 세계에서 가장 작은 포터블용 연료전지를 개발했다. 이들이 개발한 연료전지는 길이가 3mm, 두께는 1mm에 불과하다. 이에 따라 향후 연료전지 시스템의 크기를 대폭 축소함으로서 휴대형 IT기기의 동력원으로서 연료전지가 기존의 배터리를 대체할 가능성이 한층 높아졌다.

3mm 연료전지를 개발한 화제의 주인공은 미국 일리노이대학 어버너 샴페인 캠퍼스(UIUC)의 화학자인 Saeed Moghaddam과 Mark Shannon 박사. 이들은 연료전지에 일반적으로 사용되는 펌프와 압력센서, 전자장치들을 제거하는 방식으로 이 같은 초소형 제품을 탄생시키는데 성공했다.

실제 3mm 연료전지는 오직 4개의 부품만으로 전기를 생산한다. 연료전지 상단의 물 저장소와 하단의 금속 수소화물 챔버, 그리고 이 둘을 분리하는 멤브레인과 전류 생성을 위해 금속 수소화물 챔버 아래에 조립되어 있는 전극장치가 바로 그것이다.

전기 생성원리는 이렇다. 먼저 물 저장소에 있던 물이 멤브레인을 거쳐 금속 수소화물 챔버로 전달된다. 이를 위해 멤브레인에는 미세한 구멍이 뚫려 있는데 이 구멍을 통과한 물은 기체 상태로 바뀌어 금속 수소화물과 반응하며 수소를 만들어낸다.

이렇게 수소가 생성될수록 멤브레인을 상단부로 밀어 올려 물의 유입을 조금씩 막게 되며 하단의 금속 수소화물 챔버에 수소가 가득차면 물 공급이 완전히 중단된다. 이후 이 수소가 최하단의 전극과 반응, 전기를 발생시키는 것이다. 전기 발생 후 수소량이 감소하면 멤브레인이 다시 하단으로 내려오면서 수분이 공급돼 위의 공정을 반복하게 된다.

이번에 연구진이 제작한 시제품은 이 방식으로 30시간 동안 0.7볼트와 0.1밀리암페어의 전류를 발생시켰다. Saeed Moghaddam은 “이 정도의 전력은 휴대폰을 구동시킬 수 있을 정도는 아니다”라며 “하지만 휴대폰 보다 작은 전자시스템이나 마이크로로봇의 동력장치로서는 3mm 연료전지 1개로도 충분할 역할을 수행할 수 있을 것”이라고 밝혔다.