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SOFCs를 위한 열 플라스마 용사: 응용, 잠재적 장점 및 도전

전문가 제언: ○ 고체산화물 연료전지(SOFCs)와 나노분말의 제조에 대한 열 플라스마 용사(PS)의 제조 및 이의 응용은 많은 관심 분야이다. 특히 PS 처리는 플라스마에 주입하는 모든 물질을 용융하기 위하여 고온을 만들고 가열된 물질은 산화물 분말로 급냉각 되거나 또는 코팅되어 침적한다. 이 기술은 SOFCs에 적용하기 위하여 나노분말 뿐만 아니라 침적 기능성 층에 집적 적용된 수 있다는 것이 특징으로 믿어진다.

○ 연료전지는 전해질을 매개로 산소와 연료를 반응시켜 연소 에너지를 직접 전력으로 변환하는 고효율 화학반응 시스템이다. 연료전지의 반응 메커니즘의 해석, 시스템과 전극촉매 설계가 대단히 중요하다. 이와 관련하여 SOFCs는 개선된 물리적 및 기계적 성질을 가진 물질의 개발, 입자 크기를 줄이고 입자의 균질성과 장치 및 운전비의 절감 시스템의 신뢰도와 내구성의 증진이 앞으로의 중요 과제가 될 것이다.

○ 열플라스마를 이용한 기술개발의 동향은 크게 소재공정과 폐기물 처리에의 활용이 주요 연구 과제가 된다고 판단한다. 열 플라스마가 가진 고온이라는 특징뿐 아니라 화학적 활성을 활용한 각종의 재료합성, 폐기물 처리 등의 프로세스가 개발되고 있다. 플라스마 용사(PS) 공정은 그동안 잘 연구된 기술로서 공정이 간단하여 비용-효과적이며 산업에 다양한 응용이 되고 있으나 운전 최적화를 위해서는 많은 연구가 더 필요하다고 본다.

○ 나노분말은 높은 표면적, 촉매 활성, 높은 반응성 등 많은 물리 및 화학적 장점이 있다. SOFCs는 탄화수소와 바이오메스 연료를 포함한 넓은 범위의 연료를 산화시키는 잠재력을 가지고 있다. PS 기술은 반도체, 자동차 및 조선 산업은 물론 다양한 첨단산업 분야에서 중추적인 역할을 할 것으로 예상되어 이 분야를 위한 소재, 물리, 화학 반도체 등의 다분야의 합동기술의 조합으로 더욱 그 활용 가능성을 넓혀야 한다고 본다.

저자: Rob Hui, Zhenwei Wang, Olivera Kesler, Lars Rose, Jasna Jankovic, Sing Yick, Radenka Maric, Dave Ghosh
자료유형: 학술정보