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고체 산화물 연료전지 상업화의 최근 개발

전문가 제언: ○ SOFC가 타 연료전지에 비하여 연료의 융통성이 큰 이점으로 대, 소규모의 시스템에 대한 일부의 상용화의 실현과 더불어 관심이 점증되고 있다. 이 글은 양극의 탄화수소연료를 직접 적용할 수 있는 점을 강조하면서 SOFC재료에 대한 리뷰를 싣고 있다. 이 중 양극과 음극재료에 대한 부연을 하면 다음과 같다.

○ 양극재료는 본문의 지적에도 나타나듯이, 시동과 정지에 대응하는 산화/환원반응에 잘 응해야 하며, 황에 대한 안정성과 카본의 석출이 없어야 한다. 지르코니아 서멧은 NiO를 YSZ 분말과 확산이 잘되게 용매를 넣어 지르코니아 비드로 밀링하여 제조한다.

○ 가장 문제되는 것은 C-C 본드를 포함하는 모든 분자가 카본석출을 일으키는 것으로 C-C 본드가 없는 분자는 적은 양의 카본석출로 SOFC의 운전에 이점이 있어 보인다. 이의 방지를 위해 본문의 기술 외에 전이금속 Cr, Mn, Fe페로브스카이트가 유용한 특성을 줄 수 있는지에 대해 연구 중인 보고가 있다.

○ 음극은 그의 강력한 산화 분위기를 유지해야 하는 점에서 중요하다. 귀금속의 사용은 고가여서, 1970년대 이후 La-Manganite로 이어지는데, 최근 표면과 삼상경계선(Three-Phase Boundary, TPB)과 반응성과의 중요성이 강조된다.

○ 700℃의 온도에서는 La/Sr-Manganite(LSM)과 YSZ를 50:50으로 섞은 YSZ 전해질과의 접촉이 좋은 우수한 음극 1층을 보여주는데, 이는 큰 TPB를 주어 가스가 전해질과 전극을 만나 Mixed Ionic Electronic Conductor(MIEC)를 형성하여 좋은 전자접촉을 보여 주는 보고가 있다.

○ 저온 고활성의 대체 음극재료로는 페라이트와 코발타이트는 아직 열팽창이 문제이고, Ce Gd oxide(CGO) 전해질은 다소 성공하는데, 세리아가 La Sr CoO3보다는 낮은 열팽창을 갖고 있다. CGO와 팽창에서 잘 맞는 LSCF(La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3)는 500℃에서 가동되는 SOFC의 개발이 이루어지고 있는데 모두 연구 단계이다.

저자: Raymond J. Gorte
자료유형: 학술정보