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SOFCs 열화의 기본기구

전문가 제언: ○ SOFCs(고체전해질연료전지)에 의한 전기 생산은 높은 효율, 천연가스나 바이오 가스 등을 사용할 수 있는 연료의 유연성, 환경 친화성 및 폐열 회수 가능성 등의 이점을 갖고 있다. 그러나 발전기를 상업화하여 장기 안정성과 비용을 저감하는 노력이 여전히 필요하다.

○ 운전온도의 저하는 저렴한 제작 재료와 고온 운전과 열 사이클로 야기되는 열화를 줄이고 kW스케일 발전기의 효율을 개선한다. 한편 SOFC의 저온운전은 계면 공정의 활성 에너지가 고체 전해질의 산소 이온 이동보다 높아서 전체 성능에 결정적인 위해를 가져오는 전극 분극을 초래하는 역할을 하기도 한다.

○ 중온범위에서 우수한 촉매활성을 갖는 음극과 양극 재료의 개발 연구, 셀 제작 기술과 전극 미세구조의 최적화 및 전기화학 반응 기구를 충분히 이해하는 노력이 이어지고 있다.

○ 전극재료의 성능과 SOFCs의 분극 손실은 고체전해질 표면의 조성과 형태학의 심각한 변화를 가져온다. 교환 전류는 높은 촉매활성을 갖는 다양한 원자가의 첨가물로 증가한다. 이는 비표면적과 전극 접착을 강화하기 위하여 전해질 표면의 화학/물리적 처리를 하고, 또한 TPB길이의 증가와 계면으로부터 이온 이동 장애를 제거한다.

○ 이글은 SOFC 내구성과 관련된 기초적 이슈를 리뷰하고 SOFCs와 각자의 애노드와 캐소드 관련현상을 기술한다. 일반적으로 물리화학적 성질과 성능열화/실패는 전극반응기구와 관련 있다. 또한 기상 불순물의 원소적 거동과 기상 물질로부터 생성되는 액체의 역할도 기술하고 있다.

○ Ni서멧 애노드의 수명은 다양한 미세구조변화로 제한적이다. 이는 주로 재료이동, 비활성화 및 열기계적 기구에서 초래된다. 산화환원안정 애노드의 설계는 소형 SOFC시스템에서 가장 큰 도전의 하나이다. 캐소드재료의 열화기구는 LSM과 LSCF에 초점이 맞춰져있다. 망간기반 페로브스카이트는 충분히 안정하고, LSCF 캐소드는 나은 성능이나 내부 열화가 검출된다.

저자: Harumi Yokokawa et. al.
자료유형: 학술정보