SOFC와 SOEC의 유리 실링재

전문가 제언

○ 고체산화물 연료전지(SOFC)는 정치형과 모바일 적용 모두에서 차세대 전지로 발전될 가능성이 크게 있다. 정치형 가정용은 일본이 기술적으로 앞서 있으며 우주, 항공, 잠수함 등 특수 분야를 제외한 본격적인 상업화 단계의 연료전지는 아직 없다고 볼 수 있다. 상업화를 가로막는 요인으로 SOFC 모듈 구성요소의 유리 실링기술을 들 수 있다.

○ SOFCs와 고체산화물 전해조(SOECs)에서 실링물질로 인접한 셀 요소들을 잘 밀봉하는 것과 동시에 장시간 작동에도 가스누설이 없고 전기적 분로(shunting)가 발생하지 않는 안정한 셀 상태를 유지해야 한다. 현재까지 미해결된 유리 실링의 기술적인 과제는 평판형 SOFCs/SOECs의 발전을 저해하는 문제점으로 고려되고 있다.

○ 고체산화물 연료전지는 고온(700~1000℃)에서 작동되고 또 열 사이클에 노출되므로 유리 실링재와 셀의 구성 요소간의 열팽창계수(CTE)의 불일치는 결합 계면에서 인장력과 압축응력을 유발할 수 있다. 인장력은 유리의 크랙을 발생 시키고 과도한 압축응력은 SOFC/SOEC 요소의 계면에서 유리의 박리를 유발할 수 있기 때문에 유리 실링재 및 셀의 구성요소의 CTE 설계가 유리 실링재의 열 특성 중에서 특히 중요하다.

○ 2009년 5월 본 논문의 저자인 미국 버지니아 공대 Peizhen Lu 교수는 SOFC 각 모듈의 구성요소를 효과적으로 실링할 수 있는 유리 실링재의 개발 내용을 발표하였다. 유리 구성은 붕소가 전혀 사용되지 않았고 또한 바륨산화물, 칼슘산화물, 마그네시아 및 알칼리산화물 등이 사용되지 않은 것을 특징으로 한다. 그동안 상용화의 걸림돌로 여겨진 유리 실링재 분야의 기술적인 청신호로 받아들일 수 있다.

○ 독일의 티센 그룹이 선도적 기술력을 갖고 있는 연료전지 금속 분리판의 경우 계열사인 VDM이 Fe-Cr합금 계열인?Crofer22 APU라는 제품을 세계 최초로 개발해 공급하고 있다. 국내인 경우 포스코파워가 미국의 퓨얼셀 에너지와 기술제휴로 2012년 까지 180㎾ SOFC 발전시스템 개발 목표를 갖고 이 분야에서 국내외적으로 기대를 모으고 있다.

저자

M.K. Mahapatra et. al.,

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2010

권(호)

67

잡지명

Materials Science and Engineering: R: Reports

과학기술
표준분류

재료

페이지

65~85

분석자

나*록

분석물

• SOFC와 SOEC의 유리 실링재.pdf [506,113 byte]

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