습식 함침법의 리뷰 - SOFC의 고성능과 나노 구조 제작의 대체방법

전문가 제언

○ 600~800℃의 중 저온에서 구동되는 SOFC로 음극의 산소환원과 양극의 탄화수소연료에 대한 직접 산화의 높은 전극 촉매 활성을 갖는 재료의 개발은 SOFC 개발의 중요한 부문이다. 이 글은 이러한 종래의 세라믹전극의 열처리법에 의한 제조의 한계를 탈피하여 습식함침법에 초점을 맞추고 있다.

○ 양극은 최근 수년간 진전이 있었다고 평가하는데, 양극은 시동과 정지 시 산화환원반응 사이클에 잘 견뎌야 하며, 황에 대해서는 1ppm으로도 NiS를 형성하여 심각한 전류의 저감을 가져와 성능 저하를 주며, 또한 안정성과 탄소의 석출이 없어야 한다.

○ 지르코니아 서멧(zirconia cermet)에 Ni을 가한 것이 현재까지 가장 성공적인 재료로 녹색 NiO를 YSZ 분말과 확산이 잘되게 용매를 넣어 지르코니아 비드로 밀링 한다. 그런데 카본이 Ni 결정격자 속으로 침투하여 구조의 손상을 주는데, 이의 방지를 위해 CeO2나 적은 양의 Mo, Au 등을 첨가하여 좋은 효과를 얻는 방법과 다른 재료로 전이금속 Cr, Mn, Fe 페로브스카이트가 유용한 특성을 줄 수 있을지 연구 중이다.

○ 음극은 강력한 산화 분위기를 유지해야 하는 점에서 SOFC 작동 시 중요한데 귀금속의 사용은 고가여서, 1960년대 이후 반도체 산화물이 음극재료의 주류를 이룬다. 최근 표면과 Three-Phase Boundary(TPB)가 반응성과의 중요성이 강조되고 있다. MIEC이나 YSZ나 LSM 등에 대한연구가 활발한데 CTE의 재료 간 합치도 중요하다.

○ 이 논문에서 제시하고 있는 습식함침법은 전극재료로 Ni 없는 Cu 베이스 복합재료 양극, 도핑 CeO2-함침LSM(La,Sr)MnO3 음극과 Ni 양극 및 귀금속 함침전극 등을 다룬다. MIEC 재료와 비견할만한 성능의 제시도 있으나, Pt 등 귀금속의 적용은 자원적 제한을 안고 있으며, 나노 구조의 열처리온도에 의한 결정성장과 열안정성에 대한 취약점이 앞으로 해결해야 할 문제로 보인다.

저자

Jiang, SP

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2006

권(호)

418

잡지명

MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

199~210

분석자

손*목

분석물

• SOFC의 고성능과 나노 구조 제작의 대체방법.pdf [248,172 byte]

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