IT-SOFCs의 현황과 전망

전문가 제언

○ SOFCs는 천연가스, 암모니아, 제트연료 및 폐식용유와 바이오 에탄올 등 다양한 연료를 사용하는 효과적인 에너지 전환 장치이다. SOFCs는 운전온도가 1000℃로 높아 연료의 반응을 가속시키나 한편 부반응을 수반하므로 이에 대한 신재료의 개발이 요구된다. 이는 중간온도 600-800℃에서 구동하는 IT-SOFCs의 개발로 이어지고 있다.

○ 이의 개발은 양극과 음극 및 전해질이 주류를 이루는 재료의 개발이 중요한데, 고체 전해질로는 좋은 이온 전도도를 갖는 반면 낮은 전기전도도를 갖는 성질이 요구된다. 전통적으로 YSZ이 광범하게 사용된다. 또한 CeO2는 Zr과 같은 결정구조를 가지면서 저온에서 YSZ나 ScSZ보다 높은 전도도를 보여준다. 저온용의 다른 전해질로는 LaGaO3인데, 여기에 Sr과 Mg을 첨가하여 (La1-xSrx)(Ga1-yMgy)O3(LSGM)이 되는데, 최고 전도도는 20% 내외의 Sr과 Mg을 첨가할 때 나타난다.

○ 양극재료는 Ni-YSZ 서멧이다. 이 재료는 Ni입자의 크기와 모양 변화가 퇴화의 원인이 된다. 전극 표면 전체에서 전기화학반응이 일어나는 페로브스카이트 형태의 크롬산화물과 티탄산화물이 산화물 양극재료로 대표적이다. 티탄산화물은 SrTiO3로 Y나 La을 추가로 첨가하여 전도도를 증가시킨다. 보편적인 크롬산화물은 LaCrO3인데, Sr과 Ca을 첨가한다. 또한 YSZ에 티타니아를 첨가한 것은 낮은 산소분압에서 전도도를 증가시킨다.

○ 음극재료는 (La1-xSrx)MnO3(LSM)이다. 이의 열팽창계수는 YSZ과 잘 부합된다. (La1-xSrx)Co3(LSC)는 LSM보다 산소이온 전도도와 좋은 CTE를 가지나 Fe를 첨가하면 CTE가 감소한 (La1-xSrx)(Co1-yFey)O3(LSCF)로 매력적인 음극재료이다. 또한 전극과 전해질재료를 혼합(예; LSM/YSZ)하여 좋은 전기화학반응을 시도하기도 한다. 그러나 이들은 모두 연구의 중간보고이며 아직 실용성 있는 훌륭한 재료는 더욱 연구가 필요하다.

저자

Bangwu ku, Yue Zhang

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2008

권(호)

15(1)

잡지명

Journal of University of Science and Technology Beijing

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

84~90

분석자

손*목

분석물

• IT-SOFCs의 현황과 전망.pdf [226,945 byte]

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