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MCFCs(용융탄산염연료전지)의 희토류원소의 첨가효과

전문가 제언: ○ MCFCs 재료의 관점에서 현재 문제점으로 부각되는 장애는 전해질의 부식과 증발이라고 할 수 있다. 이에 대한 개선방안으로 RE 금속의 첨가는 기본적으로 크리프저항, 부식저항, 고온저항을 줄 수 있다. 그러나 이들 재료가 SOFCs에서 보여주는 효과만큼 성능개선에는 미치지 못하는 점이 있으나 그에 대응하는 개선점을 찾고자 본 리뷰를 소개하였다.

○ 이 글에서 RE의 첨가로 인한 장기성능의 문제점에 대한 지적이 있었는데, 공기극의 경우 NiO 용해에 따른 매트릭스 내의 Ni 침지로 전극 간 단락현상 때문에 MCFC 상용화에 요구되는 장기운전이 어려운 점을 극복하기 위하여, Co 코팅을 실시하여 공기극 표면에 Li{x}(Ni{y}Co{1-y}){1-x}O2를 형성함으로써 NiO의 전해질 내로의 용해를 억제하는 안정화 공기극 제조기술개발이 KAIST에서 있었다. 이의 용해도 실험에서 Co 코팅에 의해 NiO 음해가 2배 이상 감소한 효과를 확인하였음을 보고하였다.

○ 전해질 손실 및 이에 따른 MCFC의 장시간에 걸친 성능 감소 문제를 해결하기 위하여 연료극에 알루미나 코팅을 실시함으로써 젖음성을 증가시켜 전해질을 추가적으로 확보할 수 있는 전해질 담지형 연료극을 개발이 보고되었다. 기존 다공성 Ni 연료극에 비하여 50㎎/cm2 이상의 전해질을 추가로 담지 할 수 있었으며, 전해질 과잉 주입 시 나타나는 공기극 flooding 문제점도 극복할 수 있었다.

○ 추가 담지된 전해질 양은 전지 운전을 40,000시간까지 연장할 수 있을 것으로 평가된다. 이상의 구성요소 기술을 적용하여 실제 단지 운전을 실시한 결과 10,000시간 이상의 단전지 운전이 가능하였으며, 성능저하 또한 5%/1,000시간 이내로 안정한 운전 결과를 얻을 수 있었음을 보고하고 있다. 이렇듯 MCFCs의 수명장기화를 위하고 NiO 전극의 용해를 저감하는 많은 노력에서 부단한 연구의 지속이 대단한 결과를 주는 시기의 도래를 기대한다.

저자: Jung-Ho Wee1 and Kwan-Young Lee
자료유형: 학술정보